Quantum Advantage Showdowns no tiene ganadores claros


Ampliar / Chip cuántico de Xanadu. El mes pasado, los físicos de la startup Xanadu, con sede en Toronto, publicaron un curioso experimento en Nature en el que generaron números aparentemente aleatorios. Durante la pandemia, construyeron una máquina de sobremesa llamada Borealis, que constaba de láseres, espejos y más de un kilómetro de fibra óptica. Dentro de Borealis, 216 haces de luz infrarroja rebotaron a través de una intrincada red de prismas. Luego, un banco de detectores contó el número de fotones en cada haz después de atravesar los prismas. Finalmente, la máquina generó 216 números a la vez, un número correspondiente a la cantidad de fotones en cada haz respectivo. Borealis es una computadora cuántica y, según los investigadores de Xanadu, este dado rodante alimentado por láser supera las capacidades de las computadoras clásicas o no cuánticas. Borealis tardó 36 microsegundos en generar un conjunto de 216 números a partir de una distribución estadística complicada. Estimaron que a Fugaku, la supercomputadora más poderosa en el momento del experimento, le llevaría un promedio de 9.000 años producir una serie de números de la misma distribución.
El experimento es el último de una serie de demostraciones de la llamada ventaja cuántica, en la que una computadora cuántica supera a una supercomputadora de última generación en una tarea específica. El experimento «empuja los límites de las máquinas que podemos construir», dice el físico Nicolás Quesada, miembro del equipo de Xanadu que ahora trabaja en Polytechnique Montréal. «Este es un gran avance tecnológico», dice Laura García-Álvarez de la Universidad Tecnológica de Chalmers en Suecia, quien no participó en el experimento. «Este dispositivo realizó un cálculo que se considera difícil para las computadoras clásicas. Pero eso no significa que la computación cuántica comercial sea útil». Entonces, ¿qué significa exactamente la afirmación de ventaja cuántica de Xanadu? El físico de Caltech, John Preskill, acuñó el concepto en 2011 como «supremacía cuántica», que describió como «el punto en el que las computadoras cuánticas pueden hacer cosas que las computadoras clásicas no pueden, independientemente de si esas tareas son útiles». (Desde entonces, muchos investigadores en el campo han comenzado a llamarlo «ventaja cuántica» para evitar ecos de «supremacía blanca» como una tarea útil, lo cual no fue el caso). Las palabras de Preskill sugirieron que lograr una ventaja cuántica representa un cambio de juego que marcaría el comienzo de una nueva era tecnológica en la que los físicos comenzarían a desarrollar tareas útiles para las computadoras cuánticas. De hecho, la gente esperaba tan ansiosamente el hito que se filtró la primera afirmación de que una computadora cuántica supera a una computadora clásica, por parte de los investigadores de Google en 2019. Pero a medida que más investigadores afirman la ventaja cuántica de sus máquinas, el significado de este logro se vuelve más turbio. Por un lado, la ventaja cuántica no marca el final de una carrera entre las computadoras cuánticas y las clásicas. es el comienzo Cualquier afirmación de ventaja cuántica ha llevado a otros investigadores a desarrollar algoritmos clásicos más rápidos para desafiar esa afirmación. En el caso de Google, los investigadores realizaron un experimento de generación de números aleatorios similar al de Xanadu. Escribieron que a una supercomputadora de última generación le tomaría 10,000 años generar una colección de números, mientras que su computadora cuántica tomó solo 200 segundos. Un mes después, los investigadores de IBM argumentaron que Google usó el algoritmo clásico incorrecto para comparar y que una supercomputadora solo debería tardar 2,5 días. En 2021, un equipo que utilizó la supercomputadora Sunway TaihuLight en China demostró que podía completar la tarea en 304 segundos, solo un cabello más lento que la computadora cuántica de Google. En el mismo año, los desarrolladores de este algoritmo presentaron un método aún más rápido. Una supercomputadora más grande podría ejecutar este algoritmo en decenas de segundos, dice Pan Zhang, físico de la Academia de Ciencias de China, quien ayudó a desarrollar ambos algoritmos. Eso pondría a la computadora clásica de nuevo en la cima. “Cuando dices que tienes una ventaja cuántica, estás diciendo que nadie simulará tu experimento con tanta precisión como lo fue”, dice el físico Jacob Bulmer de la Universidad de Bristol. «Es un gran momento científico cuando haces esa afirmación. Y las grandes afirmaciones requieren pruebas sólidas.” Una afirmación de ventaja cuántica realizada por investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China en 2020 generó críticas similares. El equipo, dirigido por el físico Pan Jian-Wei, también usó su computadora cuántica para generar números de acuerdo con una distribución de probabilidad específica. En su trabajo, afirmaron que su computadora cuántica podría generar una serie de números en 200 segundos, mientras que la supercomputadora más poderosa del mundo tardaría 2.500 millones de años. En enero, Bulmer dirigió un equipo para demostrar que una supercomputadora en realidad tardaría 73 días.

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