Las computadoras cuánticas ya han logrado superar a las computadoras comunes en la resolución de ciertas tareas, desafortunadamente, totalmente inútiles. El siguiente hito es lograr que hagan cosas útiles. Investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia, han demostrado que puedenresolver una pequeña parte de un problema logístico real con su computadora cuántica pequeña pero que funciona bien
El interés en la construcción de computadoras cuánticas ha ganado un impulso considerable en los últimos años, y en muchas partes del mundo se está realizando un trabajo febril. En 2019, el equipo de investigación de Google logró un gran avance cuando su computadora cuántica logró resolver una tarea mucho más rápido queLa mejor supercomputadora del mundo. La desventaja es que la tarea resuelta no tuvo ningún uso práctico: se eligió porque se consideró que era fácil de resolver para una computadora cuántica, pero muy difícil para una computadora convencional.
Por lo tanto, una tarea importante ahora es encontrar problemas útiles y relevantes que están más allá del alcance de las computadoras comunes, pero que una computadora cuántica relativamente pequeña podría resolver.
"Queremos estar seguros de que la computadora cuántica que estamos desarrollando pueda ayudar a resolver problemas relevantes desde el principio. Por lo tanto, trabajamos en estrecha colaboración con empresas industriales", dice la física teórica Giulia Ferrini, una de las líderes de la Universidad Tecnológica de Chalmers.proyecto de computadora cuántica, que comenzó en 2018.
Junto con Göran Johansson, Giulia Ferrini dirigió el trabajo teórico cuando un equipo de investigadores de Chalmers, incluido un estudiante de doctorado industrial de la empresa de logística de aviación Jeppesen, demostró recientemente que una computadora cuántica puede resolver una instancia de un problema real en la aviaciónindustria.
El algoritmo probado en dos qubits Todas las aerolíneas enfrentan problemas de programación. Por ejemplo, asignar aviones individuales a diferentes rutas representa un problema de optimización, uno que crece muy rápidamente en tamaño y complejidad a medida que aumenta el número de rutas y aviones.
Los investigadores esperan que las computadoras cuánticas eventualmente sean mejores para manejar estos problemas que las computadoras actuales. El componente básico de la computadora cuántica, el qubit, se basa en principios completamente diferentes a los componentes básicos de las computadoras actuales, lo que les permitemanejar enormes cantidades de información con relativamente pocos qubits.
Sin embargo, debido a su estructura y función diferente, las computadoras cuánticas deben programarse de otra manera que las computadoras convencionales. Un algoritmo propuesto que se cree que es útil en las primeras computadoras cuánticas es el llamado Algoritmo de optimización aproximada cuántica QAOA.
El equipo de investigación de Chalmers ahora ha ejecutado con éxito dicho algoritmo en su computadora cuántica, un procesador con dos qubits, y demostró que puede resolver con éxito el problema de asignación de aeronaves a rutas. En esta primera demostración, el resultado podría serverificable fácilmente ya que la escala era muy pequeña, solo involucraba dos aviones.
Potencial para manejar muchas aeronaves Con esta hazaña, los investigadores fueron los primeros en demostrar que el algoritmo QAOA puede resolver el problema de la asignación de aeronaves a rutas en la práctica. También lograron ejecutar el algoritmo un nivel más alto que nadie antes, un logro querequiere muy buen hardware y un control preciso.
"Hemos demostrado que tenemos la capacidad de mapear problemas relevantes en nuestro procesador cuántico. Todavía tenemos una pequeña cantidad de qubits, pero funcionan bien. Nuestro plan ha sido primero hacer que todo funcione muy bien a pequeña escala,antes de escalar ", dice Jonas Bylander, investigador principal responsable del diseño experimental y uno de los líderes del proyecto de construcción de una computadora cuántica en Chalmers.
Los teóricos del equipo de investigación también simularon la resolución del mismo problema de optimización para hasta 278 aviones, lo que requeriría una computadora cuántica con 25 qubits.
"Los resultados siguieron siendo buenos a medida que ampliamos la escala. Esto sugiere que el algoritmo QAOA tiene el potencial de resolver este tipo de problema a escalas aún mayores", dice Giulia Ferrini.
Sin embargo, superar las mejores computadoras de hoy en día requeriría dispositivos mucho más grandes. Los investigadores de Chalmers ahora han comenzado a escalar y actualmente están trabajando con cinco bits cuánticos. El plan es alcanzar al menos 20 qubits para 2021 mientras se mantiene la alta calidad.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Chalmers . Original escrito por Ingela Roos. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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