Un nuevo tipo de computadora cuántica completó en 3 minutos un cálculo de 500 millones de años

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Un nuevo tipo de computadora cuántica completó en 3 minutos un cálculo de 500 millones de años

En 2019, Google ganó reconocimiento internacional cuando su computadora cuántica completó en minutos un cálculo que a una supercomputadora le habría tomado 10.000 años. En otras palabras, logró la “supremacía cuántica”: el momento en que una máquina cuántica hace algo que para una computadora convencional sería poco práctico.

Ahora, un equipo de investigadores chinos acaba de hacer su propia declaración de supremacía cuántica. Su nuevo tipo de computadora, llamada Jiuzhang, completó en 200 segundos un cálculo que le habría tomado 500 millones de años a la supercomputadora más rápida del mundo.

«Esta es la primera confirmación independiente de la afirmación de Google de que realmente se puede lograr la supremacía cuántica», dice el científico informático teórico Scott Aaronson de la Universidad de Texas en Austin. «Eso es emocionante.»

Los dos sistemas, sin embargo, funcionan de manera diferente. Mientras que la computadora cuántica de Google se basa en materiales superconductores, la del equipo de China aprovecha las partículas de luz, o fotones.

El estudio, liderado por Han-Sen Zhong de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, fue publicado en Science.

Computadora cuántica fotónica

Jiuzhang, como fue bautizada la computadora cuántica fotónica, consiste en una completa matriz de dispositivos ópticos que transportan fotones. Esos dispositivos incluyen fuentes de luz, cientos de divisores de haces, docenas de espejos y 100 detectores de fotones.

La computadora cuántica Jiuzhang manipula la luz a través de una compleja disposición de dispositivos ópticos (Hanzen Zhong)

 

Así es como funciona: los fotones se envían primero a una red de canales. Allí, cada fotón se encuentra con una serie de divisores de haces, cada uno de los cuales envía el fotón por dos caminos simultáneamente. Los caminos también se fusionan, y la división y fusión repetidas hace que los fotones interfieran entre sí.

Finalmente, el número de fotones en cada uno de los canales de salida de la red se mide al final, con los detectores. Cuando se repite muchas veces, este proceso produce una distribución de números basada en cuántos fotones se encontraron en cada salida. A esto se le conoce como muestreo de bosones.

Si se opera con una gran cantidad de fotones y muchos canales, la computadora cuántica producirá una distribución de números que es demasiado compleja para que la calcule una computadora clásica. En el nuevo experimento, hasta 76 fotones atravesaron una red de 100 canales. Como una referencia, para la reconocida supercomputadora china Sunway TaihuLight, predecir resultados con más de 40 fotones es imposible.

Algunos problemas 

Según Christian Weed rook, director ejecutivo de Xanadu (empresa que construye computadoras cuánticas fotónicas), la limitación de Jiuzhang es que solo puede realizar un único tipo de tarea: muestreo de bosones. Sin embargo, la de Google tiene la capacidad de programarse para ejecutar diversos algoritmos.

«En términos de aplicaciones, es necesario tener una capacidad de programación completa, y esta no tiene capacidad de programación».

Aún así, la demostración del equipo chino ha dado a los investigadores un optimismo cauteloso pero renovado sobre la tecnología fotónica como un camino viable para desarrollar la computación cuántica.

Demostrar la supremacía cuántica con un tipo diferente de dispositivo revela qué tan rápido está progresando esta área, dice el físico cuántico Fabio Sciarrino de la Universidad Sapienza de Roma. «El hecho de que ahora las dos plataformas diferentes sean capaces de lograr este régimen … muestra que todo el campo está avanzando de una manera muy madura».

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