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D-Wave confirmada como la primera computadora cuántica real por una nueva investigación

Desde que D-Wave llegó a la escena con un tipo de computadora cuántica capaz de realizar un proceso de resolución de problemas llamado recocido, han surgido preguntas espesas y rápidas sobre si el sistema realmente funcionó o no y, si funcionó, si funcionó. en realidad estaba realizando computación cuántica. Un nuevo artículo de investigadores que han pasado tiempo con el sistema D-Wave parece resolver virtualmente esta pregunta: el sistema D-Wave parece realizar realmente el recocido cuántico. Por tanto, sería la primera computadora cuántica real.

Hasta ahora, se ha teorizado que D-Wave podría ser un simulador de una computadora cuántica basada en algunos resultados de referencia poco claros. Estos nuevos datos parecen refutar esa teoría. ¿Por qué? Porque muestra evidencia de enredo. El entrelazamiento cuántico se refiere a un estado en el que dos qubits distintos (dos unidades de información cuántica) se vinculan. Si mide el valor de un qubit entrelazado como 0, su socio también medirá 0. Mida un 1 en el primer qubit, y el segundo qubit también contendrá un 1, sin evidencia de comunicación entre ellos.

Los investigadores que trabajan con un sistema D-Wave ahora han ilustrado que los pares de qubits D-Wave se entrelazan, al igual que un conjunto completo de ocho qubits. (El D-Wave usa bloques de ocho qubits, como se muestra a continuación). [DOI: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevX.4.021041 – “Entanglement in a Quantum Annealing Processor”]

D-Wave 2

El chip D-Wave 2 Vesuvius, con 512 qubits

Suponiendo que la evidencia experimental se mantenga, esto cambia fundamentalmente la carga de la prueba de «Demuestre que la onda D es cuántica» a «Demuestre la onda D no es cuántico.» La evidencia de entrelazamiento es el estándar de oro para determinar si un sistema está realizando o no computación cuántica.

¿Y ahora que?

Ahora que tenemos la confirmación de que D-Wave es una computadora cuántica (o al menos, lo más cerca posible de la confirmación que podamos obtener), la pregunta es, ¿cómo la mejoramos? Como vimos anteriormente, el D-Wave no siempre es más rápido que un sistema clásico bien afinado. En lugar de discutir si un clúster de GPU Nvidia Tesla con software personalizado es una inversión mejor o peor que una supercomputadora que se enfría criogénicamente y se computa a través de bucles de niobio, veremos qué debe hacer D-Wave para mejorar el capacidades de su propio sistema. Como Ars Technica señala, su arquitectura no es la ideal: para algunos problemas, D-Wave solo puede ofrecer menos de 100 qubits efectivos a pesar de que algunos sistemas más nuevos tienen 512 qubits en total, porque su arquitectura está escasamente conectada. Cada grupo de ocho qubits se conecta a sí mismo, pero cada isla de ocho qubits tiene solo ocho conexiones a otros dos qubits adyacentes.

El sistema de enfriamiento criogénico del D-Wave Two.  Hay un chip qubit ahí, en alguna parte.

El sistema de enfriamiento criogénico del D-Wave Two. Hay un chip qubit ahí, en alguna parte.

D-Wave ha declarado que tiene la intención de seguir aumentando la cantidad de qubits que ofrece en un sistema, pero no podemos evitar preguntarnos si la empresa obtendría un mejor rendimiento si lograra aumentar la cantidad de interconexiones entre las islas de qubits. Un sistema cuántico con 512 qubits pero más de dos conexiones a otras islas podría permitir un modelado de problemas mucho más eficiente y un mejor rendimiento general.

Inevitablemente, este tipo de preguntas se dirige al tema de cuándo veremos este tipo de tecnología en uso común, pero la respuesta, por ahora, es «no lo harás». Hay varias razones por las que la computación cuántica nunca revolucionará personal informática, muchos de ellos relacionados con el hecho de que depende de grandes cantidades de nitrógeno líquido. Según D-Wave’s documentos para implementaciones iniciales, sus primeros sistemas en 2010 requirieron 140L de LN2 para llenar inicialmente y hervían alrededor de 3L de líquido al día. La capacidad total del tanque fue de 38 litros, lo que requirió rellenos dos veces por semana. El sistema de producción Elan2 LN2 está diseñado para producir nitrógeno líquido en un entorno de oficina y aparentemente puede crear alrededor de 5 litros de LN2 por día a un costo inicial de $ 9500. [Read: Google’s Quantum Computing Playground turns your PC into a quantum computer.]

¿Mencioné que debe prestar atención al campo magnético de la Tierra al instalar un sistema D-Wave, los primeros sistemas crearon alrededor de 75 dB de ruido y pesa 11,000 libras? Muchos de estos problemas también se enfrentaron a las primeras computadoras, pero el problema de LN2 es crítico (la computación cuántica, por ahora, requiere tales temperaturas) y, a menos que podamos encontrar una manera de llevar estos sistemas a algo como la temperatura del aire ambiente, lo harán nunca vuele para uso personal. Sin embargo, tenga la seguridad de que se están realizando muchas investigaciones sobre el tema de los qubits a temperatura ambiente.