Los científicos acaban de simular la tecnología cuántica en hardware informático clásico

Acechando en el trasfondo de la búsqueda de la verdadera supremacía cuántica cuelga una posibilidad incómoda: tareas de procesamiento de números hiperrápidas basadas en engaños cuánticos. podría ser un montón de exageraciones.

Ahora, un par de físicos de la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) en Suiza y la Universidad de Columbia en los EE. UU. Han encontrado una mejor manera de juzgar el potencial de los dispositivos cuánticos a corto plazo: simulando la mecánica cuántica en la que se basan. hardware más tradicional.

Su estudio hizo uso de una red neuronal

desarrollado por Giuseppe Carleo de EPFL y su colega Matthias Troyer en 2016, utilizando aprendizaje automático para llegar a una aproximación de un sistema cuántico encargado de ejecutar un proceso específico.

Conocido como el Algoritmo de optimización aproximada cuántica (QAOA), el proceso identifica soluciones óptimas a un problema en estados de energía a partir de una lista de posibilidades, soluciones que deberían producir la menor cantidad de errores cuando se aplican.

“Hay mucho interés en comprender qué problemas pueden resolverse de manera eficiente computadora cuánticay QAOA es uno de los candidatos más destacados ” dice Carleo.

La simulación QAOA desarrollada por Carleo y Matija Medvidović, un estudiante graduado de la Universidad de Columbia, imitó un dispositivo de 54 qubit, considerable, pero muy en línea con los últimos logros en tecnología cuántica.

Si bien era una aproximación de cómo se ejecutaría el algoritmo en una computadora cuántica real, hizo un trabajo lo suficientemente bueno como para servir como el verdadero negocio.

El tiempo dirá si los físicos del futuro analizarán rápidamente los estados fundamentales en una tarde de cálculos de QAOA en una máquina genuina, o se tomarán su tiempo usando código binario probado y verdadero.

Los ingenieros todavía están haciendo un progreso increíble en el aprovechamiento de la rueda giratoria de la probabilidad atrapada en cajas cuánticas. Si las innovaciones actuales alguna vez serán suficientes para superar los mayores obstáculos en el intento de esta generación de tecnología cuántica es la pregunta urgente.

En el núcleo de cada procesador cuántico hay unidades de cálculo llamadas qubits. Cada uno representa una ola de probabilidad, una sin un solo estado definido, pero que se captura de manera robusta mediante una ecuación relativamente sencilla.

Vincula suficientes qubits, lo que se conoce como enredo – y esa ecuación se vuelve cada vez más compleja.

A medida que los qubits vinculados aumentan en número, de docenas a puntajes y a miles, los tipos de cálculos que pueden representar sus ondas dejarán todo lo que podamos manejar usando bits clásicos de código binario en el polvo.

Pero todo el proceso es como tejer una alfombra de encaje con una telaraña: cada ola está a un suspiro de enredarse con su entorno, lo que resulta en errores catastróficos. Si bien podemos reducir el riesgo de tales errores, no existe una manera fácil en este momento de eliminarlos por completo.

Sin embargo, es posible que podamos vivir con los errores si existe una forma sencilla de compensarlos. Por ahora, la aceleración cuántica anticipada corre el riesgo de ser un espejismo que los físicos están persiguiendo desesperadamente.

“Pero la barrera de la ‘aceleración cuántica’ es casi rígida y está siendo remodelada continuamente por nuevas investigaciones, también gracias al progreso en el desarrollo de algoritmos clásicos más eficientes”. dice Carleo.

Por muy tentador que sea utilizar simulaciones como una forma de argumentar que la computación clásica conserva una ventaja sobre las máquinas cuánticas, Carleo y Medvidović insisten en que el beneficio final de la aproximación es establecer puntos de referencia en lo que podría lograrse en la era actual de tecnologías cuánticas imperfectas de reciente aparición.

Más allá de eso, ¿quién sabe? La tecnología cuántica ya es bastante arriesgada. Hasta ahora, parece que está dando buenos resultados.

Esta investigación fue publicada en Información cuántica de la naturaleza.

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