Una nueva prueba para verificar si una computadora cuántica está dando respuestas correctas a preguntas más allá del alcance de la computación tradicional podría ayudar a que se realice la primera computadora cuántica que puede superar a una computadora clásica
Al crear un protocolo que permite que una computadora cuántica verifique sus propias respuestas a problemas difíciles, los científicos de la Universidad de Warwick han proporcionado un medio para confirmar que una computadora cuántica funciona correctamente sin un uso excesivo de recursos.
Samuele Ferracin, Theodoros Kapourniotis y el Dr. Animesh Datta del Departamento de Física de la Universidad han abordado recientemente este problema en un artículo para The Nueva revista de física publicado hoy 18 de noviembre.
Los investigadores han desarrollado un protocolo para cuantificar los efectos del ruido en las salidas de las computadoras cuánticas. El ruido se define como cualquier cosa que afecta el hardware de una máquina cuántica pero que está fuera del control del usuario, como fluctuaciones de temperatura o fallas en la fabricación.Esto puede afectar la precisión de los resultados de una computadora cuántica.
Cuando se aplica, la prueba de los investigadores produce dos porcentajes: cuán cerca estima que la computadora cuántica está al resultado correcto y qué tan seguro puede estar un usuario de esa cercanía.
La prueba ayudará a los constructores de computadoras cuánticas a determinar si su máquina está funcionando correctamente para ayudar a refinar su rendimiento, un paso clave para establecer la utilidad de la computación cuántica en el futuro.
El Dr. Animesh Datta del Departamento de Física de la Universidad de Warwick dijo: "Una computadora cuántica solo es útil si hace dos cosas: primero, que resuelve un problema difícil; el segundo, que creo que es menos apreciado, es queresuelve el problema difícil correctamente. Si lo resuelve incorrectamente, no teníamos forma de averiguarlo. Entonces, lo que proporciona nuestro trabajo es una forma de decidir qué tan cerca está el resultado de un cálculo para ser correcto ".
Determinar si una computadora cuántica ha producido una respuesta correcta a un problema difícil es un desafío importante ya que, por definición, estos problemas están más allá del alcance de una computadora clásica existente. Verificar que la respuesta que ha producido es correcta generalmente implica el uso de ungran cantidad de computadoras clásicas para abordar el problema, algo que no es factible de hacer ya que abordan problemas cada vez más desafiantes.
En cambio, los investigadores han propuesto un método alternativo que implica el uso de la computadora cuántica para ejecutar una serie de cálculos fáciles para los que ya sabemos la respuesta y establecer la precisión de esos resultados. En base a esto, los investigadores pueden establecer un límite estadísticosobre qué tan lejos puede estar la computadora cuántica de la respuesta correcta en el difícil problema que queremos que responda, conocido como el cálculo objetivo.
Es un proceso similar al que usan los programadores de computadora para verificar programas de computadora grandes, al poner pequeñas funciones con respuestas conocidas. Si el programa contesta suficientes de estas correctamente, entonces pueden estar seguros de que todo el programa es correcto.
El Dr. Datta agrega: "El objetivo de tener una computadora cuántica es no gastar una cantidad exponencial de tiempo resolviendo problemas, por lo que tomar una cantidad exponencial de tiempo para verificar si es correcto o no lo vence. Así que nuestro métodoes eficiente porque no requiere una cantidad exponencial de recursos.
"No necesitamos una computadora clásica para verificar nuestra computadora cuántica. Nuestro método es autónomo dentro de un sistema cuántico que se puede usar independientemente de servidores grandes".
El autor principal, Samuele Ferracin, ha estado desarrollando formas para que los científicos que trabajan en computadoras cuánticas incorporen la prueba a su trabajo. Dijo: "Hemos pasado los últimos años pensando en nuevos métodos para verificar las respuestas de las computadoras cuánticas y proponiéndolasexperimentadores. Los primeros métodos resultaron ser demasiado exigentes para las computadoras cuánticas existentes, que solo pueden implementar cálculos "pequeños" y realizar tareas restringidas. Con nuestro último trabajo hemos desarrollado con éxito un método que se adapta a las computadoras cuánticas existentes y abarca todos sus principaleslimitaciones. Ahora estamos colaborando con los experimentadores para comprender cómo funciona en una máquina real ".
La computación cuántica aprovecha las propiedades inusuales de la física cuántica para procesar la información de una manera totalmente diferente a las computadoras convencionales. Aprovechando el comportamiento de los sistemas cuánticos, como los que existen en múltiples estados diferentes al mismo tiempo, esta forma radical de computación esdiseñado para procesar datos en todos esos estados simultáneamente, dándole una gran ventaja sobre la informática clásica. Ciertos tipos de problemas, como los que se encuentran en el descifrado de código y en la química, son particularmente adecuados para explotar esta propiedad.
Los últimos años han visto avances experimentales sin precedentes. Las computadoras cuánticas más grandes se duplican en tamaño cada seis meses y ahora parecen estar muy cerca de lograr la supremacía cuántica. La supremacía cuántica se refiere a un hito en el desarrollo de las computadoras cuánticas, donde una computadora cuánticaprimero realiza una función que requeriría una cantidad de tiempo excesivamente grande usando una computadora clásica.
El Dr. Datta agrega: "Lo que nos interesa es diseñar o identificar formas de utilizar estas máquinas cuánticas para resolver problemas difíciles en física y química, diseñar nuevos productos químicos y materiales, o identificar materiales con propiedades interesantes o exóticas. Y eso espor qué estamos particularmente interesados en la corrección del cálculo "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Warwick . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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