¿está a nuestro alcance el uso práctico de los ordenadores cuánticos?
2024-10-05
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reference news network informó el 5 de octubre que, según un informe del sitio web semanal británico "new scientist" del 30 de septiembre, algunos experimentos recientes indican que los investigadores podrían desarrollar una computadora cuántica útil ya en 2029.
según el informe, los investigadores dijeron que estos últimos experimentos representan un hito clave y marcan que estamos entrando en una nueva era. "de repente, dispositivos realmente útiles parecen estar al alcance de la mano como nunca antes", afirma jamie vicari de la universidad de cambridge en el reino unido.
durante la última década, las empresas de computación cuántica se han centrado principalmente en construir dispositivos cada vez más grandes, aumentando gradualmente la cantidad de qubits en el sistema. los qubits son las unidades básicas de información cuántica, obtenidas a través de sistemas físicos como el espín de los electrones o la polarización de los fotones. pero los qubits son propensos a errores y no pueden ejecutar de manera confiable los algoritmos utilizados en el mundo real.
ahora, las empresas parecen estar centrando su atención en crear qubits libres de errores, conocidos como qubits lógicos. estos qubits físicos pueden reducir los errores a niveles lo suficientemente bajos como para ejecutar algoritmos coherentes con el mundo real.
"esto marca un reinicio y un nuevo punto de referencia para todo lo relacionado con la computación cuántica", dijo vicari. "es emocionante porque este es el momento en que las computadoras cuánticas comienzan a ser útiles".
en agosto, investigadores de google publicaron un artículo que muestra que cuando se construyen qubits lógicos agregando más qubits físicos a una computadora, los errores no se salen de control, sino que cruzan un umbral. después del salto, en principio, los errores disminuirán a medida que el sistema escale. la idea es distribuir la información entre un grupo de qubits, de modo que si ocurre un error en un qubit, no afecte el cálculo general.
dan brown, del university college london, dijo: "la situación ideal sería reducir aún más la tasa de error y mejorar la calidad de los qubits mientras se amplían. hacer estas cosas al mismo tiempo es muy difícil, pero lo que me hace optimista es que google experimento prueba de que lo están intentando”.
sin embargo, roberto bondesan, del imperial college de londres, afirmó que el trabajo de google no implica realizar cálculos mediante qubits; en cambio, los investigadores demostraron que estos qubits pueden actuar como memoria.
otro estudio publicado en septiembre por investigadores de microsoft y la startup de computación cuántica quantitative quantum computing combinó qubits de corrección de errores y computación. el equipo configuró diferentes combinaciones de qubits, creó cuatro qubits lógicos y luego realizó operaciones lógicas básicas en el sistema, como cambiar el valor del qubit de positivo a negativo.
"tienen menos rondas de corrección de errores, por lo que su memoria cuántica tiene un tiempo de estabilización más corto, pero también puede usarse para hacer algunos cálculos", dijo bondesan.
la computadora cuántica en la investigación de microsoft utiliza un diseño de hardware diferente al de google, utilizando una serie de partículas cargadas atrapadas magnéticamente en lugar de cables superconductores.
esto le permite utilizar una técnica de corrección de errores que organiza los qubits en una estructura geométrica compleja (un hipercubo de cuatro dimensiones). "en principio, pueden codificar más qubits lógicos con menos qubits físicos. en ese sentido, es más eficiente", afirmó bondesan.
otros investigadores han demostrado cómo se puede realizar la corrección de errores en computadoras cuánticas más alternativas. benjamin brock, de la universidad de yale en estados unidos, y sus colegas probaron una técnica de corrección de errores llamada codificación bose, que distribuye los errores a través de las vibraciones de una computadora cuántica. este sistema no utiliza qubits, sino "qubits de alta dimensión", que pueden tomar más valores que 1 y 0 y, en teoría, son más potentes. además, los investigadores del equipo de computación cuántica de amazon demostraron otro tipo de codificación bose llamada "qubits categóricos", que, similar a los resultados de google, muestra que a medida que el sistema crece, sus errores disminuyen.
"los enfoques de google y microsoft siguen la computación cuántica basada en qubits más convencional, mientras que la codificación bose introducida en los experimentos de yale y amazon es más novedosa y exploratoria, pero también muy emocionante", dijo brown.
brown dijo que la corrección de errores funcionó en varios diseños y experimentos diferentes, lo que sugiere que los resultados teóricos anteriores podrían aplicarse a sistemas del mundo real. dijo: "hay muchas buenas ideas teóricas sobre la computación cuántica tolerante a fallos y la corrección de errores, pero ninguna de ellas ha sido probada, o lo han sido de forma muy limitada o restringida a casos especiales. las cosas realmente han cambiado "ha habido muchos cambios en los últimos años. hemos alcanzado una serie de hitos clave, demostrando diferentes aspectos de la computación cuántica tolerante a fallas".
sin embargo, el ritmo del progreso puede verse obstaculizado y un sistema totalmente tolerante a fallos puede quedar fuera de alcance, lo que podría frustrar las esperanzas suscitadas por los plazos optimistas de google e ibm. "me sorprendería que todo vaya muy bien", dijo brown. "creo que habrá barreras. cada una de estas plataformas escalará lo más que pueda hasta encontrar una barrera. es difícil predecir dónde surgirán las barreras. " (compilado/xiong wenyuan)
