El procesador cuántico fotónico Borealis alcanza la supremacía cuántica

El primer grupo de investigación que anunció haber alcanzado la supremacía cuántica fue el equipo de Google liderado por John Martinis.

Su procesador cuántico Sycamore de 54 cúbits había resuelto en 200 segundos un problema que a un supercomputador clásico le habría llevado 10 000 años.

En esto consiste, precisamente, la supremacía cuántica: es la capacidad que tienen algunos de los prototipos de computadores cuánticos actuales de resolver en un plazo de tiempo abarcable un problema que un supercomputador clásico solucionaría en un plazo de tiempo inasumible dada su extensión.

Sorprendentemente, el logro de Google fue superado catorce meses después.

En diciembre de 2020 un grupo de investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China y la Universidad Tsinghua de Pekín dirigido por Jian-Wei Pan publicó un artículo en Science en el que explicó cómo había logrado resolver en poco más de tres minutos utilizando un sistema cuántico un problema en el que los supercomputadores clásicos más potentes del planeta habrían invertido 600 millones de años.

Desde entonces estos dos grupos de investigación y algunos otros han continuado llevando a cabo experimentos diseñados para afianzar la superioridad de los prototipos de computadores cuánticos actuales en la resolución de unos problemas muy específicos.

Sin embargo, el logro más espectacular si nos ceñimos a su complejidad lo ha alcanzado el grupo de investigación canadiense liderado por Jonathan Lavoie al resolver en tan solo 36 microsegundos un problema en el que, según estos científicos, un supercomputador clásico pertrechado con el mejor algoritmo disponible invertiría 9000 años.

Los investigadores están trabajando en varias tecnologías diferentes que persiguen desarrollar cúbits de más calidad.

Los cúbits superconductores, las trampas de iones y los átomos neutros son algunas de las estrategias que están más desarrolladas, pero en su experimento el equipo de Jonathan Lavoie ha empleado un procesador cuántico fotónico programable al que ha bautizado como Borealis y que es capaz de operar a temperatura ambiental.

Otros experimentos han alcanzado la supremacía cuántica antes, pero lo que hace tan relevante el hito que han logrado estos investigadores canadienses son las características de su experimento y sus posibles implicaciones.

Explican que la codificación de información cuántica en pulsos secuenciales de luz permite mantener el entrelazamiento durante más tiempo utilizando una cantidad de componentes ópticos relativamente pequeña.

Esta estrategia es importante debido a que permite que el tamaño del circuito cuántico que está siendo ejecutado para resolver un problema específico no condicione de forma directa la complejidad y el tamaño del hardware que es necesario implementar en el prototipo de computador cuántico.

Además, estos investigadores aseguran que su tecnología les ha permitido minimizar las imperfecciones de su hardware y alcanzar una ventaja computacional en tiempo de ejecución 50 millones de veces superior a la que han arrojado otros computadores que también recurren a procesadores cuánticos fotónicos.

Los prototipos de computadores cuánticos con los que trabajan los investigadores actualmente solo nos permiten enfrentarnos a problemas muy específicos, y, además, carecen de la capacidad de enmendar sus propios errores.

Fuente: Nature