Hemos entrado en una nueva era de informática cuántica

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La computación cuántica puede ser incipiente, pero los avances recientes nos han llevado a una nueva era. Y cada nueva era necesita un nombre.

Entonces, cuando los futuros historiadores informáticos miren hacia atrás en la era que comenzó alrededor de 2017, tendrán una palabra para describirlo: la era NISQ.

La era NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum Technology), o era de tecnología cuántica de escala intermedia ruidosa, es un término acuñado por John Preskill en la conferencia Quantum Computing for Business (Q2B) del mes pasado celebrada en la NASA Ames en California.

Los líderes empresariales de las compañías Fortune 500 se reunieron con expertos en informática cuántica para aprender cómo y cuándo deberían esperar que las computadoras cuánticas tengan aplicaciones útiles en el mundo real.

Preskill ha publicado un artículo basado en su conferencia Q2B sobre lo que conlleva esta era “NISQ”.

En una frase: “Los computadores cuánticos con 50-100 qubits pueden ser capaces de realizar tareas que sobrepasan las capacidades de las computadoras digitales clásicas de hoy, pero el ruido en las puertas cuánticas limitará el tamaño de los circuitos cuánticos que se pueden ejecutar de forma fiable”, escribe Preskill.

Las computadoras cuánticas son computadoras que resuelven problemas basados en una arquitectura completamente diferente de las computadoras comunes.

Las computadoras normales o clásicas resuelven problemas traduciendo datos en billones y billones de “bits” que interactúan o sistemas físicos que representan dos estados diferentes, como conmutadores encendido-apagado que dependen de otros conmutadores encendido-apagado.

Las computadoras cuánticas en cambio usan qubits, o bits cuánticos, que equivalen a alguna probabilidad de cero y uno simultáneamente mientras se produce el cálculo.

Los Qubits se hablan entre sí durante un cálculo usando las reglas de la mecánica cuántica, con conceptos como “interferencia cuántica” y “entrelazamiento cuántico”.

Google inminentemente declarará que ha alcanzado la “supremacía cuántica”, un término que el propio Preskill acuñó en 2012.

Esto significa que construirán una computadora cuántica que puede abordar un problema en particular notablemente más rápido que una computadora normal.

Esto requeriría 50 o más qubits, y las computadoras clásicas actuales no podrían simular una computadora tan cuántica.

Pero aún hay una serie de desafíos en el camino de la computación cuántica para que se vuelva verdaderamente revolucionaria.

Entonces, ¿qué es esta era NISQ en la que hemos participado?

Preskill explicó que estas computadoras cuánticas tendrán entre 50 y unos cientos de qubits.

Pero estos qubits serán ruidosos: pueden colapsar rápidamente en bits regulares o devolver un valor incorrecto.

“El ruido pondrá serias limitaciones sobre lo que los dispositivos cuánticos pueden lograr en el corto plazo”, escribe Preskill.

Preskill supone que hasta que exista algún tipo de corrección de errores cuántica que permita qubits robustos e interacciones entre qubits, los computadores cuánticos NISQ de la época no serán capaces de ejecutar de forma fiable los circuitos con más de 1.000 operaciones de dos qubits.
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Luego, todavía hay errores en la capacidad de estas computadoras para leer la respuesta final y preguntas sobre cómo escalar las computadoras cuánticas.

¿Qué uso tendrán las computadoras cuánticas en esta era NISQ, entonces?

Lo más importante es que podrán simular las interacciones de muchas partículas mejor que las computadoras clásicas.

“Es posible que ya se obtengan valiosos conocimientos utilizando dispositivos ruidosos [con alrededor] de 100 qubits”, explica Preskill.

También descubriremos si pueden resolver mejor los problemas de optimización que las computadoras comunes.

Este tipo de problemas son, básicamente, encontrar la mejor solución para algo complejo, como enviar una flota de taxis a la carretera sin que se crucen sus caminos.

También descubriremos si la computadora cuántica especializada D-wave, llamada anulador cuántico, es más rápida que una computadora clásica para resolver este tipo de problemas.

Es menos probable, pero posible, que veremos ventajas en el aprendizaje profundo de máquina, una forma de inteligencia artificial.

Pero es poco probable que veamos criptografía cuántica o redes informáticas cuánticas en el corto plazo.

Debería leer la conferencia de Preskill porque está dirigida a personas con solo un conocimiento introductorio de las computadoras cuánticas.

Pero en resumen, la era NISQ es simplemente una época en la que las computadoras cuánticas torpes hacen cosas que las computadoras clásicas no pueden hacer.

Estas computadoras cuánticas todavía tienen demasiados inconvenientes para hacerlas revolucionarias; como el propio Preskill escribe, podrían pasar varias décadas antes de que las computadoras cuánticas tengan “efectos transformadores en la sociedad”.

Hasta entonces, los investigadores y las empresas seguirán buscando maneras de hacer que sus qubits sean más resistentes y escalar sus computadoras, los matemáticos seguirán buscando algoritmos en los que las computadoras cuánticas muestren un beneficio, y los físicos utilizarán estas máquinas para hacer mejores simulaciones.

Y va a tomar mucho trabajo llegar a la próxima era. Preskill concluye:

La tecnología cuántica está plagada de oportunidades emocionantes, y seguramente habrá muchas sorpresas emocionantes por delante.

Pero los desafíos que enfrentamos son aún formidables.

Todos los cuánticos deben apreciar que nuestro campo puede alcanzar su potencial solo a través de un esfuerzo sostenido e inspirado durante décadas.

Fuente: Gizmodo