Las cosas se están volviendo reales para los investigadores del grupo John Martinis / Google de UC Santa Barbara. Están cumpliendo con sus intenciones de declarar la supremacía en una apretada carrera global para construir la primera máquina cuántica que supere a las mejores supercomputadoras clásicas del mundo.
Pero, ¿qué es la supremacía cuántica en un campo donde los horizontes se amplían regularmente, en el que los equipos de las mentes de computación cuántica más brillantes del mundo rutinariamente suben la apuesta sobre el número y tipo de bits cuánticos "qubits" quepuede construir, cada uno con su propia gama de cualidades?
"Definamos eso, porque es un poco vago", dijo el investigador de Google Charles Neill. En pocas palabras, continuó, "nos gustaría realizar un algoritmo o cálculo que no se podría hacer de otra manera. Eso es lo que realmente queremos decir"."
Neill es el autor principal del nuevo artículo del grupo, "Un plan para demostrar la supremacía cuántica con qubits superconductores", publicado ahora en la revista ciencia .
Afortunadamente, la naturaleza ofrece muchas situaciones complejas, en las que las variables son tan numerosas e interdependientes que las computadoras clásicas no pueden mantener todos los valores y realizar las operaciones. Piense en reacciones químicas, interacciones de fluidos, incluso cambios de fase cuántica en sólidos yuna serie de otros problemas que han desalentado a los investigadores en el pasado. Algo del orden de al menos 49 qubits, aproximadamente equivalente a un petabyte un millón de gigabytes de memoria de acceso aleatorio clásico, podría poner a una computadora cuántica en igualdad de condiciones conlas supercomputadoras del mundo. Recientemente, los colegas de Neill en Google / Martinis anunciaron un esfuerzo hacia la supremacía cuántica con un chip de 72 qubits que posee una arquitectura "bristlecone" que aún no se ha puesto a prueba ".
Pero según Neill, es más que la cantidad de qubits disponibles.
"Debes generar algún tipo de evolución en el sistema que te lleve a usar todos los estados que tengan un nombre asociado", dijo. El poder de la computación cuántica reside, entre otras cosas, en la superposición de estados.En las computadoras clásicas, cada bit puede existir en uno de dos estados: cero o uno, apagado o encendido, verdadero o falso, pero los qubits pueden existir en un tercer estado que es una superposición de cero y uno, elevando exponencialmente el númerode posibles estados que un sistema cuántico puede explorar.
Además, dicen los investigadores, la fidelidad es importante, porque la potencia de procesamiento masivo no vale mucho si no es precisa. La decoherencia es un desafío importante para cualquiera que construya una computadora cuántica: perturbe el sistema, la información cambia. Espere unas centésimasde un segundo demasiado largo, la información cambia nuevamente.
"La gente podría construir sistemas de 50 qubits, pero hay que preguntarse qué tan bien calculó lo que quería que computaran", dijo Neill. "Esa es una pregunta crítica. Es la parte más difícil del campo". Experimentos con sus qubits superconductoreshan demostrado una tasa de error del uno por ciento por qubit con sistemas de tres y nueve qubit, que, dicen, pueden reducirse a medida que aumentan de escala, a través de mejoras en hardware, calibración, materiales, arquitectura y aprendizaje automático.
Construir un sistema de qubits completo con componentes de corrección de errores - los investigadores estiman que un rango de 100,000 a un millón de qubits - es factible y es parte del plan. Y aún está a años de distancia. Pero eso no significa que su sistema no lo seaya capaz de hacer algo de trabajo pesado. Recientemente se implementó, con espectroscopía, sobre el tema de la localización de muchos cuerpos en un cambio de fase cuántica: una computadora cuántica que resuelve un problema de mecánica estadística cuántica. En ese experimento, el de nueve qubitsEl sistema se convirtió en un simulador cuántico, utilizando fotones que rebotan en su matriz para mapear la evolución de los electrones en un sistema de desorden creciente, pero altamente controlado.
"Una buena razón por la cual nuestra fidelidad fue tan alta es porque somos capaces de alcanzar estados complejos en muy poco tiempo", explicó Neill. Cuanto más rápido un sistema pueda explorar todos los estados posibles, mejor será la predicción de cómo un sistemaevolucionará, dijo.
Si todo va bien, el mundo debería ver pronto una computadora cuántica UCSB / Google practicable. Los investigadores están ansiosos por ponerla a prueba, obteniendo respuestas a preguntas que alguna vez fueron accesibles solo a través de la teoría, la extrapolación y las conjeturas altamente educadas:- y abriendo un nivel completamente nuevo de experimentos e investigación.
"Definitivamente es muy emocionante", dijo el investigador de Google Pedram Roushan, quien dirigió el trabajo de simulación cuántica de muchos cuerpos publicado en ciencia en 2017. Esperan que su trabajo inicial permanezca cerca de casa, como la investigación en física de materia condensada y mecánica estadística cuántica, pero planean expandirse a otras áreas, incluida la química y los materiales, a medida que la tecnología se vuelve más refinada yaccesible.
"Por ejemplo, saber si una molécula formaría o no un enlace o reaccionaría de alguna otra manera con otra molécula para alguna nueva tecnología ... hay algunos problemas importantes que no se pueden estimar aproximadamente; realmente dependen de los detallesy un poder de cómputo muy fuerte ", dijo Roushan, al insinuar que dentro de unos años podrían proporcionar un acceso más amplio a este poder de cómputo." Para que pueda obtener una cuenta, iniciar sesión y explorar el mundo cuántico ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Santa Bárbara . Original escrito por Sonia Fernández. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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