Durante muchos años, las computadoras cuánticas no fueron mucho más que una idea. Hoy, empresas, gobiernos y agencias de inteligencia están invirtiendo en el desarrollo de tecnología cuántica. Robert König, profesor de teoría de sistemas cuánticos complejos en el TUM, en colaboracióncon David Gosset del Instituto de Computación Cuántica de la Universidad de Waterloo y Sergey Bravyi de IBM, ahora ha colocado una piedra angular en este campo prometedor.
¿Por qué las computadoras cuánticas deberían ser más rápidas?
Las computadoras convencionales obedecen las leyes de la física clásica. Se basan en los números binarios 0 y 1. Estos números se almacenan y utilizan para operaciones matemáticas. En las unidades de memoria convencionales, cada bit, la unidad de información más pequeña, está representada porun punto microscópico en un microchip. Cada uno de estos puntos puede contener una carga que determina si el bit se establece en 1 o 0.
Sin embargo, en una computadora cuántica, un bit puede ser 0 y 1 al mismo tiempo. Esto se debe a que las leyes de la física cuántica permiten que los electrones estén en múltiples lugares al mismo tiempo. Los bits cuánticos o qubits, por lo tanto, existen enestados superpuestos múltiples. Esta llamada superposición permite a las computadoras cuánticas realizar operaciones en muchos valores de una sola vez, mientras que una sola computadora convencional generalmente debe ejecutar estas operaciones secuencialmente. La promesa de la computación cuántica radica en la capacidad de resolver ciertos problemas significativamente más rápido.
De conjetura a prueba
König y sus colegas ahora han demostrado de manera concluyente la ventaja de las computadoras cuánticas. Con este fin, desarrollaron un circuito cuántico que puede resolver un problema algebraico "difícil" específico. El nuevo circuito tiene una estructura simple: solo realiza un número fijode operaciones en cada qubit. Se dice que dicho circuito tiene una profundidad constante. En su trabajo, los investigadores prueban que el problema en cuestión no se puede resolver utilizando circuitos clásicos de profundidad constante. Además, responden a la pregunta de por qué el algoritmo cuánticosupera cualquier circuito clásico comparable: el algoritmo cuántico explota la no localidad de la física cuántica.
Antes de este trabajo, la ventaja de las computadoras cuánticas no había sido probada ni demostrada experimentalmente, a pesar de la evidencia apuntada en esta dirección. Un ejemplo es el algoritmo cuántico de Shor, que resuelve eficientemente el problema de la factorización prima. Sin embargo, es simplementeuna conjetura teórica de la complejidad de que este problema no puede resolverse eficientemente sin computadoras cuánticas. También es concebible que el enfoque correcto simplemente todavía no se haya encontrado para las computadoras clásicas.
Un paso en el camino hacia la computación cuántica
Robert König considera los nuevos resultados principalmente como una contribución a la teoría de la complejidad. "Nuestro resultado muestra que el procesamiento de información cuántica realmente proporciona beneficios, sin tener que depender de conjeturas teóricas de complejidad no comprobadas", dice. Más allá de esto, el trabajoproporciona nuevos hitos en el camino hacia las computadoras cuánticas. Debido a su estructura simple, el nuevo circuito cuántico es un candidato para la realización experimental a corto plazo de algoritmos cuánticos.
más información
Los resultados han caído en terreno fértil en Munich: en los últimos años se ha establecido un enfoque de investigación de tecnología cuántica aclamado a nivel mundial, con un nuevo edificio de investigación para la investigación cuántica en construcción en el TUM en Garching. En septiembre, el TUM, junto conLudwig-Maximilians-Universität München LMU, se adjudicó el contrato para el Centro de Ciencia y Tecnología Cuántica del Clúster de Excelencia de Munich MCQST.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Técnica de Munich TUM . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :