RECIENTEMENTE, UN EQUIPO DE INVESTIGADORES DE LA UNIVERSIDAD DEL SUR DE CALIFORNIA (USC) Y JOHNS HOPKINS HA LOGRADO UN AVANCE SIGNIFICATIVO EN EL CAMPO DE LA COMPUTACIÓN CUÁNTICA. EN UN ESTUDIO PUBLICADO EN LA REVISTA PHYSICAL REVIEW X, LOS CIENTÍFICOS HAN DEMOSTRADO UNA VENTAJA CUÁNTICA EXPONENCIAL INCONDICIONAL, UTILIZANDO DOS ORDENADORES CUÁNTICOS IBM QUANTUM EAGLE DE 127 QUBITS CADA UNO, OPERANDO A TRAVÉS DE LA NUBE.
Un avance en la corrección de errores cuánticos
La computación cuántica tiene el potencial de revolucionar múltiples sectores, desde el diseño de nuevos medicamentos hasta la ruptura de códigos. Sin embargo, uno de los mayores obstáculos ha sido el ruido y los errores generados durante los cálculos, que a menudo limitan la eficiencia de estas máquinas en comparación con los ordenadores clásicos. Daniel Lidar, profesor de Ingeniería y cofundador de Quantum Elements, Inc., ha trabajado en la corrección de errores cuánticos y subraya la importancia de demostrar la ejecución de algoritmos completos con una ventaja de escalado en comparación con los ordenadores clásicos.
El estudio se centra en un problema conocido como «problema oculto de Simon», un ejemplo temprano de algoritmos cuánticos que pueden, en teoría, resolver problemas de manera exponencialmente más rápida que cualquier contraparte clásica. Este problema consiste en encontrar un patrón repetido oculto en una función matemática, similar a un juego de adivinanzas donde los jugadores intentan descubrir un número secreto conocido solo por el anfitrión del juego.
La ventaja exponencial significa que, a medida que se incrementa el tamaño del problema añadiendo más variables, la diferencia de rendimiento entre la computación cuántica y la clásica se duplica. Lidar aclara que esta ventaja no se basa en suposiciones no probadas, lo que la hace «incondicional».
Metodologías utilizadas para el éxito
El equipo implementó varias estrategias para maximizar el rendimiento de los ordenadores cuánticos. En primer lugar, limitaron la entrada de datos, reduciendo así el número de operaciones lógicas cuánticas necesarias, lo que a su vez minimizó la acumulación de errores. En segundo lugar, aplicaron una técnica de compresión de operaciones conocida como transpilation. Sin embargo, el método más crucial fue el de «acoplamiento dinámico», que desasocia el comportamiento de los qubits de su entorno ruidoso, manteniendo así el procesamiento cuántico en la dirección correcta.
Finalmente, se aplicó una técnica de «mitigación de errores de medición», que permite identificar y corregir ciertos errores que permanecen tras el acoplamiento dinámico, debido a imperfecciones en la medición del estado de los qubits al final del algoritmo.
A pesar de este avance notable, Lidar advierte que aún queda un largo camino por recorrer antes de que los ordenadores cuánticos puedan abordar problemas prácticos del mundo real. Esto incluye demostrar ventajas que no dependan de «oráculos» que conocen la respuesta de antemano y realizar avances significativos para reducir el ruido y la decoherencia en ordenadores cuánticos de mayor escala.
Esta investigación representa un paso firme hacia la realización de la promesa de la computación cuántica, que, hasta ahora, había permanecido en el ámbito teórico. Sin embargo, la comunidad científica sigue trabajando para que estos ordenadores no solo superen a los clásicos en teoría, sino también en aplicaciones prácticas que beneficien a la sociedad.
