La computación cuántica a menudo se describe como una tecnología futurista capaz de manejar problemas que las computadoras tradicionales no pueden abordar. Los investigadores esperan grandes avances en física, investigación médica, criptografía y otros campos a medida que estas máquinas maduren.
A medida que se intensifica la carrera para construir la primera computadora cuántica comercial confiable y a gran escala, un problema crítico se ha vuelto más difícil de ignorar. Si estos dispositivos producen respuestas a problemas considerados imposibles para las máquinas clásicas, ¿cómo podemos estar seguros de que los resultados son correctos?
Un estudio reciente de la Universidad de Swinburne se propuso abordar este dilema.
¿Por qué es difícil comprobar la respuesta cuántica?
“Hay algunos problemas que ni siquiera la supercomputadora más rápida del mundo puede resolver, a menos que uno esté dispuesto a esperar millones o incluso miles de millones de años para obtener una respuesta”, dijo Alexander Delios, investigador postdoctoral en el Centro Swinburne de Teoría de Ciencia y Tecnología Cuánticas.
“Por lo tanto, para verificar las computadoras cuánticas, se necesitan métodos que permitan comparar teorías y resultados sin esperar años a que una supercomputadora haga lo mismo”.
El equipo de investigación desarrolló nuevas técnicas para garantizar que un tipo específico de dispositivo cuántico, conocido como muestreador de bosones gaussianos (GBS), proporcione resultados precisos. Las máquinas GBS se basan en fotones, partículas fundamentales de la luz, para realizar cálculos de probabilidad que requieren miles de años incluso para las supercomputadoras clásicas más rápidas.
Nuevas herramientas revelan defectos ocultos en experimentos cuánticos avanzados
“En sólo unos minutos en un ordenador portátil, los métodos desarrollados nos permiten determinar si una prueba GBS arroja la respuesta correcta y qué errores, si los hay, están presentes”.
Para demostrar su enfoque, los investigadores lo aplicaron a un experimento GBS publicado recientemente que tardaría al menos 9.000 años en reproducirse utilizando las supercomputadoras actuales. Su análisis mostró que la distribución de probabilidad resultante no se alineaba con el objetivo previsto y reveló ruido adicional en el experimento que no se había evaluado previamente.
El siguiente paso es determinar si es computacionalmente difícil reproducir esta distribución inesperada o si el dispositivo ha perdido su “cuantidad” debido a los errores observados.
Progreso hacia máquinas cuánticas comerciales confiables
Los resultados de esta investigación podrían dar forma al desarrollo de computadoras cuánticas a gran escala, libres de errores, adecuadas para uso comercial, un objetivo que Delios espera ayudar a liderar.
“Desarrollar computadoras cuánticas a gran escala y libres de errores es una tarea de enormes proporciones que, si se logra, revolucionará campos como el desarrollo de fármacos, la inteligencia artificial y la ciberseguridad y nos permitirá profundizar nuestra comprensión del universo físico.
“Un componente clave de este trabajo son los métodos escalables para verificar las computadoras cuánticas, lo que aumentará nuestra comprensión de qué errores están afectando a estos sistemas y cómo corregirlos, para que conserven su ‘cuantidad'”.
