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Google: nuestra computadora cuántica es 100 millones de veces más rápida que un sistema convencional

Desde que el fabricante de computadoras cuánticas D-Wave anunció que había creado un sistema real, ha habido escépticos. La principal preocupación era que D-Wave no había construido una computadora cuántica como tal, sino que había construido un sistema que pasó a simular un annealer cuántico, un tipo específico de computación cuántica que realiza D-Wave, de manera más efectiva que cualquier arquitectura anterior.

Informes anteriores sugirieron que esto no era cierto, y Google ahora ha eliminado esos temores. La compañía ha presentado hallazgos que demuestran de manera concluyente que D-Wave realiza recocido cuántico y es capaz de resolver ciertos tipos de problemas hasta 100 millones de veces más rápido que los sistemas convencionales. Durante los últimos dos años, D-Wave y Google han trabajado juntos para probar los tipos de soluciones que la computadora cuántica podría crear y medir su rendimiento frente a los clústeres de cómputo tradicionales de CPU y GPU. En un nuevo entrada en el blogHartmut Neven, director de ingeniería de Google, analiza los problemas de prueba de principio que la empresa diseñó y ejecutó para demostrar que «el recocido cuántico puede ofrecer ventajas en tiempo de ejecución para problemas de optimización difíciles caracterizados por paisajes energéticos difíciles». El escribe:

“Descubrimos que para casos de problemas que involucran casi 1000 variables binarias, el recocido cuántico supera significativamente a su homólogo clásico, el recocido simulado. Es más de 108 veces más rápido que el recocido simulado que se ejecuta en un solo núcleo. También comparamos el hardware cuántico con otro algoritmo llamado Quantum Monte Carlo. Este es un método diseñado para emular el comportamiento de los sistemas cuánticos, pero se ejecuta en procesadores convencionales. Si bien la escala con el tamaño entre estos dos métodos es comparable, nuevamente están separados por un factor grande a veces tan alto como 108. «

Rendimiento D-Wave

Neven continúa escribiendo que si bien estos resultados demuestran, de manera inequívoca, que D-Wave es capaz de un rendimiento que ningún sistema moderno puede igualar, las optimizaciones son excelentes y todo eso, pero una aceleración de 100 millones es difícil de superar en software: el El impacto práctico de estas optimizaciones es actualmente limitado. El problema con la generación actual de sistemas de D-wave es que están escasamente conectados. Esto se ilustra en el diagrama siguiente:

D-Wave 2

Árbol de conectividad de D-Wave 2

Cada punto de este diagrama representa un qubit; el número de qubits en un sistema controla el tamaño y la complejidad de los problemas que puede realizar. Si bien cada grupo de qubits está interconectado, hay relativamente pocas conexiones entre los grupos de qubits. Esto limita los tipos de cálculo que puede realizar D-Wave 2, y simplemente escalar a clústeres de qubit más escasamente conectados no es una forma eficiente de resolver problemas (y no puede funcionar en todos los casos). Debido a esto, el recocido simulado, la versión realizada por CPU y GPU diseñadas tradicionalmente, todavía se considera el estándar de oro que debe superar el recocido cuántico.

Aún se desconoce cuánto impacto tendrá la computación cuántica en los mercados tradicionales. Los sistemas actuales se basan en refrigeración con nitrógeno líquido y diseños increíblemente caros. Los costos pueden bajar a medida que se descubran nuevas técnicas para construir annealers cuánticos más eficientes, pero mientras estos sistemas requieran NO2 para funcionar, no serán ampliamente utilizados. Google, la NASA, la NSA y otros grupos de supercomputadoras pueden tener necesidades especializadas que se abordan mejor mediante la computación cuántica a largo plazo, pero el silicio y sus eventuales sucesores serán el pilar del mercado de la computación de propósito general durante décadas para ven. Al menos por ahora, las computadoras cuánticas abordarán literalmente los problemas de nuestras computadoras actuales hipocresía resolver o no puede resolver antes de la muerte por calor del universo, que es más o menos lo mismo.