Gil Kalai no es el único investigador que defiende la imposibilidad de alcanzar la supremacía cuántica, pero es uno de los que lo hacen con más vehemencia. Este reputado matemático israelí que da clase en Yale asegura que nunca alcanzaremos este logro porque a medida que se incrementa el número de estados de un sistema cuántico, y, por tanto, su complejidad, es más probable que se comporte como uno clásico, lo que provocaría que pierda cualquier ventaja sobre una máquina convencional.
Curiosamente, las noticias que han visto la luz durante los últimos meses parecen reforzar la corriente contraria, la que afirma que la supremacía cuántica está cerca. Hace solo unos días IBM anunció que ya tiene listo un nuevo ordenador cuántico con propósito comercial con una capacidad de 53 qubits, todo un logro si nos fijamos en que se trata de una máquina para aplicaciones comerciales. No es un prototipo. Y solo unos días después el diario Financial Times reveló que Google había publicado un artículo en la web de NASA asegurando que había alcanzando la supremacía cuántica. Dos noticias contundentes que vuelven a poner la computación cuántica en el centro del debate.
Supremacía cuántica: qué es y qué implica
Suena muy rimbombante, pero entender qué es la supremacía cuántica es sencillo. Y es que no es más que el hito que alcanzaremos cuando un ordenador cuántico sea más rápido en la práctica que un ordenador clásico cuando ambos se enfrenten a la resolución de un mismo problema. Los investigadores que ponen en duda que esto sea posible, entre los que se encuentra Gil Kalai, aducen que el ruido cuántico no nos permitirá diseñar algoritmos eficientes protegidos por una corrección de errores robusta. Y sin una corrección de errores lo suficientemente fiable los ordenadores cuánticos pierden su razón de ser porque se transforman en máquinas carísimas que no aportan nada a los ordenadores clásicos.
La supremacía cuántica llegará cuando un ordenador cuántico sea más rápido en la práctica que un ordenador clásico cuando ambos se enfrenten a la resolución de un mismo problema
Los investigadores en computación cuántica más optimistas sí confían en que esta barrera será derribada, aunque existe un consenso sólido a la hora de aceptar que alcanzar la supremacía cuántica es todo un reto. De ahí que el anuncio de Google esté generando tanta expectación. En cualquier caso ¿por qué es tan importante materializar este hito? Sencillamente debido a que la supremacía cuántica marcará un punto de inflexión profundo en el mundo de la computación porque nos permitirá resolver problemas a los que los superordenadores que tenemos actualmente no pueden enfrentarse. Para ellos arrojar una solución requeriría un tiempo inasumible.
Las aplicaciones de la computación cuántica son amplísimas. De hecho, gracias a ella podremos desarrollar procedimientos de cifrado mucho más robustos que los actuales; algoritmos de inteligencia artificial más avanzados; nuevos materiales sintéticos que quizá ahora ni siquiera podemos imaginar, y también tendremos más cerca fármacos complejos que podrían ayudarnos a combatir con más eficacia algunas de las enfermedades a las que nos enfrentamos actualmente, entre otras aplicaciones. La supremacía cuántica posiblemente será un paso hacia delante muy importante en este camino, pero no todos los problemas son susceptibles de ser resueltos recurriendo a la computación cuántica. En algunas tareas seguirán siendo más eficientes los ordenadores convencionales.
Esto es lo que parece haber conseguido Google, pero arroja dudas
Lo más llamativo, y a la vez sospechoso, de esta noticia es que el equipo de investigadores de Google liderado por John Martinis publicó su informe hace unos días en la página web de NASA, y poco después el artículo fue retirado. Al parecer Google tiene un acuerdo de colaboración con la organización espacial estadounidense que permite a esta compañía utilizar los superordenadores de NASA como rasero con el que calibrar la capacidad de sus ordenadores cuánticos. De hecho, el artículo del equipo de Martinis defiende que «este experimento describe el primer cálculo que únicamente puede ser llevado a cabo utilizando un procesador cuántico». Esta es la afirmación exacta en la que aseguran haber alcanzado la supremacía cuántica.
Este es el procesador Sycamore de 54 qubits con el que Google ha llevado a cabo el experimento con el que defiende haber alcanzado la supremacía cuántica.No obstante, hay varios apuntes importantes que no podemos pasar por alto. El primero de ellos es que, como os he adelantado en el párrafo anterior, el artículo que los investigadores de Google publicaron en la página web de NASA ha sido retirado del repositorio. No sabemos por qué motivo han tomado esta decisión, pero parece razonable pensar que podría deberse a que tienen dudas acerca de las condiciones en las que ha sido llevado a cabo el experimento. Afortunadamente en Internet todo deja huella, por lo que si queréis podéis leer el artículo original en esta dirección.
El otro motivo por el que este «hito» arroja dudas tiene que ver con la naturaleza del experimento que ha sido llevado a cabo por Google. Al parecer los investigadores han diseñado un algoritmo que tiene como objetivo generar números aleatorios mediante un procedimiento matemático muy complejo, y que obligaría al superordenador Summit del Laboratorio Nacional Oak Ridge (Estados Unidos), que actualmente es gracias a sus 200 petaflops el más potente del mundo, a invertir en esta tarea nada menos que 10.000 años. Pero, según los investigadores de Google, su procesador cuántico Sycamore de 54 qubits ha resuelto esta tarea en solo tres minutos y veinte segundos.
i was leaked a cached copy of the Google/NASA paper claiming quantum supremacy. it’s latin extended only, and missing figures, tables, and ligatures—and i’ve not done physics for ten years—so it was a little hard to decipher (heh) but i have some thoughts https://t.co/8PXsSxQMAK
— isis agora lovecruft (@isislovecruft) September 21, 2019
El tuit que tenéis encima de este párrafo es el inicio de un hilo muy interesante en el que una física teórica y criptógrafa estadounidense pone en tela de juicio, después de haber leído el artículo publicado por los investigadores de Google, la forma en la que han llevado a cabo el experimento. Y, por tanto, también su validez. Una de sus críticas deriva de la posibilidad de que los investigadores de Google hayan sido capaces de leer simultáneamente la salida de varios qubits una vez que su estado interno ha colapsado.
Es imprescindible contar con un sistema de corrección de errores eficiente para que los cálculos tengan validez
Pero su crítica más tajante está íntimamente ligada al argumento del matemático Gil Kalai del que os hablé en las primeras líneas del artículo, y que plantea la extrema dificultad de diseñar una corrección de errores robusta debido a la presencia del ruido cuántico, que es una perturbación que puede echar por tierra todos los cálculos. De hecho, es imprescindible contar con un sistema de corrección de errores eficiente. De lo contrario, el resultado puede no tener validez.
Este es un tema muy interesante, y también muy complejo, por lo que la información que tenemos no es suficiente para saber con certeza si Google ha conseguido o no realmente alcanzar la supremacía cuántica. Confiemos en que pronto esta compañía haga pública más información que nos permita valorar si lo ha logrado. Estaremos atentos para manteneros puntualmente informados.
Vía | MIT Technology Review
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La noticia Google defiende que ha alcanzado la «supremacía cuántica», pero no está claro que sea así: qué es y por qué es importante fue publicada originalmente en Xataka por Juan Carlos López .
Gracias a Juan Carlos López
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