Max-Cut, el simulador cuántico de alto rendimiento para demostrar la practicidad cuántica

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Los investigadores de Intel han utilizado su simulador cuántico de alto rendimiento llamado Max-Cut para tener una idea de lo que sería lograr la practicidad cuántica. La idea es predecir el punto en el que una computadora cuántica podría superar a una supercomputadora para resolver un problema de optimización.

Se ha elegido al simulador cuántico Max-Cut como un caso de prueba porque se usa ampliamente en todo, desde la gestión del tráfico hasta el diseño electrónico, y porque se trata de un algoritmo que se vuelve exponencialmente más complicado a medida que aumenta el número de variables.

Ahora, los expertos han centrado su atención en los pasos que tomará construir ese sistema que les permita abordar desafíos difíciles de resolver, lo que en otras palabras significaría demostrar la practicidad cuántica.

Rich Uhlig ha publicado que la computación cuántica recibe mucha atención debido a su potencial para abordar problemas más allá del alcance de las computadoras de hoy, es decir, el descubrimiento de nuevos fármacos, el modelado financiero y la exploración del funcionamiento del universo.

El miembro senior de Intel ha señalado que las universidades, los gobiernos y las empresas tecnológicas de todo el mundo se esfuerzan por lograr un sistema de computación cuántica comercialmente viable.

“Si bien el progreso colectivo es real, y se está notando, el campo todavía está en la milla uno de lo que será un maratón hacia la comercialización de la computación cuántica”.

Sin embargo, ha reconocido y calificado a la reciente prueba de Google como un hito importante en este viaje, lo que a su juicio debe ser reconocido, celebrado y desarrollado.

Y es que, como están descubriendo los investigadores de Intel y de todo el mundo, la computación cuántica tiene el potencial de abordar los problemas que la computación convencional, incluso las supercomputadoras más poderosas del mundo, no pueden manejar.

Abordando la computación cuántica

El también vicepresidente del Grupo de Tecnología, Arquitectura de Sistemas y Clientes, así como director gerente de Intel Labs, ha indicado que se sienten reforzados por la noticia del gigante de Internet.

Recientemente se ha confirmado que los investigadores de Google han demostrado la extraordinaria velocidad de la computación cuántica, en comparación con las supercomputadoras tradicionales, con una prueba de referencia conocida como “supremacía cuántica”.

“El equipo de Google diseñó un algoritmo que podría ejecutar un análisis en 200 segundos en un pequeño procesador cuántico, un chip de prueba superconductor de 53 qubits, que llevaría al superordenador más potente aproximadamente 10 mil años en funcionar”.

Por esta demostración, ha felicitado al equipo de Google, pero además ha querido compartir el trabajo de Intel en este campo mediante el simulador cuántico. En su estudio, se ha comparado un algoritmo cuántico tolerante al ruido con un algoritmo clásico de última generación, en una gama de problemas de Max-Cut de tamaño creciente.

La investigación, después de extensas simulaciones, sugiere que tomará al menos cientos, si no miles, de qubits funcionando de manera confiable antes de que las computadoras cuánticas puedan resolver problemas prácticos más rápido que las supercomputadoras.

“En otras palabras, pueden pasar años antes de que la industria pueda desarrollar un procesador cuántico funcional de este tamaño, por lo que aún queda trabajo por hacer”.

Rich Uhlig ha destacado que en Intel trabajan con sus socios y la comunidad de investigación para acelerar el avance a través de la pila completa de computación cuántica, para que cada marcador de milla que pase en este maratón los acerque a la verdadera practicidad cuántica.

En este sentido, ha insistido en que se encuentran muy entusiasmados con el avance de una tecnología conocida como spin qubits en silicio. En el equipo creen que los qubits de spin tienen una gran ventaja de escala sobre los qubits superconductores, porque son mucho más pequeños que sus contrapartes.

De hecho, ha afirmado que los spin qubits se parecen a un solo transistor de electrones, una tecnología que Intel ha dedicado a fabricar durante los últimos 50 años.

“Debido a esta semejanza, pudimos aprender de la fabricación de transistores y aplicarlo a escala a la investigación en computación cuántica”.

Maquinaria de Intel

La compañía actualmente se encuentra fabricando qubits de spin en obleas de silicio de 300 mm en las mismas instalaciones y con los mismos procesos que usa para producir sus procesadores Intel de última generación.

“Y, para acelerar aún más nuestros ciclos de investigación y retroalimentación, hemos diseñado una nueva herramienta, llamada cryoprober (Cryogenic Wafer Prober), para probar y caracterizar estas obleas qubit de giro de silicio de 300 mm a escala”.

La computación cuántica, como demuestran estos descubrimientos y la investigación en curso, será una tecnología transformadora. Sin embargo, Uhlig ha anunciado que continuarán superando muchos desafíos y pasando muchos marcadores de millas en lo que considera como un increíble viaje de descubrimiento antes de que esta tecnología cambie la vida de las personas.

“Entonces, aplaudimos este momento científico y los investigadores, y fijemos nuestros ojos en lo que lograremos en la línea de meta mucho más adelante: la practicidad cuántica”.