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Un grupo de investigadores en China afirma tener la primera demostración definitiva de las ventajas de explorar funcionalidades contraintuitivas en las computadoras cuánticas. Ello, para realizar cálculos que serían casi imposibles de procesar en los equipos de computación cuánticos previos, así como en el paradigma tradicional.
Especialistas de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China en Hefei, utilizaron una computadora cuántica basada en rayos de luz láser para realizar un cálculo de muestreo de bosones, cuyo resultado ha sido previamente demostrado matemáticamente. La computadora, conocida como Jiŭzhāng, tardó solamente una fracción del tiempo que tomaría a las mejores supercomputadoras existentes realizar el mismo cálculo. Esto les permitió obtener una ligera ventaja por encima de Sycamore, la computadora cuántica de Google presentada en 2019 de 53 qubits.
"Hemos demostrado que podemos usar fotones (la unidad fundamental de la luz) con el propósito de demostrar el poder computacional cuántico mucho más allá de la contraparte de la física clásica", subrayó Jian-Wei Pan de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China en Hefei. A su vez, también agregó que el cálculo denominado "Problema de muestreo de bosones" no solo es un vehículo conveniente para demostrar la ventaja cuántica. Sino que también tiene aplicaciones prácticas en la teoría de grafos, la química cuántica y el aprendizaje automático.
Este fue ideado en 2011 por dos informáticos (Scott Aaronson y Alex Arkhipov), en ese entonces pertenecientes al Instituto de Tecnología de Massachusetts en Cambridge. Los resultados de Pan y Lu demostraron la probabilidad de detectar un bosón en una posición determinada a partir de una ecuación con muchas incógnitas.
De esa manera, los investigadores pudieron encontrar soluciones al problema de muestreo de bosones en 200 segundos, mientras que la computadora Sunway TaihuLight, la cuarta más poderosa del mundo según el top500, requeriría de 2 mil 500 millones de años para calcularlos. "Es la primera vez que se utiliza luz o fotones para demostrar un experimento así y marcar una diferencia con la supercomputadora Sycamore de Google". Agregó Christian Weedbrook, ejecutivo del startup de computación cuántica Xanadu en Toronto, Canadá.
Para ello, la Jiŭzhāng utiliza un sistema complejo de cristales de titanil fosfato de potasio, espejos, cristales y ranuras. Si bien sistemas como la Sycamore utiliza materiales superconductores para generar qubits, la unidad de información esencial de la computación cuántica, la Jiŭzhāng utiliza principalmente rayos de luz, lo que la hace única en su tipo. Esta particularidad entraña que su uso esté restringido a operaciones muy específicas como el muestreo de bosones.
Los ordenadores cuánticos no sustituirán a los ordenadores comerciales en el corto plazo, pues para el grueso de la población no tiene un uso práctico. Incluso en el ámbito de las aplicaciones científicas no ha surgido un desarrollo que demuestre ser lo suficientemente tolerante a errores. Por ello mismo, aún existe una variedad importante de métodos para construir un sistema de computación cuántico, alejando esta tecnología de una posible aplicación masiva.
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