Los investigadores cuánticos de la Universidad de Bristol han reducido drásticamente el tiempo para simular una computadora cuántica óptica, con una aceleración de alrededor de mil millones en comparación con enfoques anteriores.
Las computadoras cuánticas prometen aceleraciones exponenciales para ciertos problemas, con aplicaciones potenciales en áreas que van desde el descubrimiento de fármacos hasta nuevos materiales para baterías. Pero la computación cuántica aún se encuentra en sus primeras etapas, por lo que estos son objetivos a largo plazo. Sin embargo, hay hitos intermedios emocionantesen el viaje para construir un dispositivo útil. Uno que actualmente recibe mucha atención es la "ventaja cuántica", donde una computadora cuántica realiza una tarea más allá de las capacidades incluso de las supercomputadoras más poderosas del mundo.
El trabajo experimental de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China USTC fue el primero en afirmar una ventaja cuántica utilizando fotones, partículas de luz, en un protocolo llamado "Muestreo de bosones gaussianos" GBS. Su artículo afirmaba que el experimento, realizado en 200 segundos, tardaría 600 millones de años en simularse en la supercomputadora más grande del mundo.
Aceptando el desafío, un equipo de Quantum Engineering Technology Labs QET Labs de la Universidad de Bristol, en colaboración con investigadores del Imperial College London y Hewlett Packard Enterprise, han reducido este tiempo de simulación a solo unos meses, una aceleraciónfactor de alrededor de mil millones.
Su artículo "El límite de la ventaja cuántica en el muestreo de bosones gaussianos", publicado hoy en la revistaAvances científicos, llega en un momento en que otros enfoques experimentales que afirman tener una ventaja cuántica, como los del equipo de computación cuántica de Google, también conducen a algoritmos clásicos mejorados para simular estos experimentos.
El primer autor conjunto, Jake Bulmer, estudiante de doctorado en QET Labs, dijo: "Hay una carrera emocionante en la que, por un lado, los investigadores están tratando de construir sistemas de computación cuántica cada vez más complejos que, según afirman, no pueden ser simulados por computadoras convencionales.Al mismo tiempo, los investigadores como nosotros están mejorando los métodos de simulación para que podamos puede¡simula estas máquinas supuestamente imposibles de simular!"
"A medida que los investigadores desarrollen experimentos a mayor escala, buscarán hacer afirmaciones de ventajas cuánticas en relación con las simulaciones clásicas. Nuestros resultados proporcionarán un punto de comparación esencial mediante el cual establecer el poder computacional de futuros experimentos GBS", dijo el primer autor conjunto, Bryn Bell, investigador Marie Curie en el Imperial College de Londres, ahora ingeniero cuántico sénior en Oxford Quantum Circuits.
Los métodos del equipo no explotan ningún error en el experimento, por lo que el siguiente paso de la investigación es combinar sus nuevos métodos con técnicas que explotan las imperfecciones del experimento del mundo real. Esto aceleraría aún más el tiempo de simulación y construiría ununa mayor comprensión de qué áreas requieren mejoras.
"Estos experimentos de ventaja cuántica representan un tremendo logro de la física y la ingeniería. Como investigador, es emocionante contribuir a la comprensión de dónde surge la complejidad computacional de estos experimentos. Nos sorprendió la magnitud de las mejoras que logramos:- ¡no es frecuente que pueda afirmar haber encontrado una mejora de mil millones de veces!" dijo Jake Bulmer.
Anthony Laing, codirector de QET Labs y autor del trabajo, dijo: "A medida que desarrollamos tecnologías de computación cuántica más sofisticadas, este tipo de trabajo es vital. Nos ayuda a comprender el listón que debemos superar antes de que podamoscomienzan a resolver problemas en energía limpia y atención médica que nos afectan a todos. El trabajo es un gran ejemplo de trabajo en equipo y colaboración entre investigadores del Quantum Computing and Simulation Hub del Reino Unido y Hewlett Packard Enterprise".
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Universidad de Brístol. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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