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China logra la supremacía cuántica con un sistema diferente al de Google

China concluye de lograr la supremacía cuántica. Es decir, sus investigadores han conseguido crear un sistema cuántico tan potente que efectúa una labor casi imposible de elaborar con los ordenadores clásicos. En concreto, el Plantel llamado Jiuzhang ha podido resolver en tan Solo 200 segundos un problema que al superordenador clásico más avanzado del mundo, la supercomputadora japonesa Fugaku, le costaría 600 millones de años en llenar. Un hito, no exento de polémica, que se logra por segunda vez en la historia, Acto seguido de que Google, con su chip Sycamore, lograra lo mismo en octubre de 2019. Los resultados terminan de publicarse en la gaceta «Science». La proeza del elenco comandado por Jian-Wei Pan, de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, reside en la manera en que han conseguido la supremacía cuántica. Los ordenadores clásicos se comunican entre ellos A lo largo de «bits», el lenguaje binario que, A través de complejos cálculos matemáticos, convierte la datos en unos y ceros. Si es que bien, en computación cuántica, los sistemas «hablan» en «cúbits», que pueden ser 1 y 0 simultáneos (por exactamente el mismo principio que rige al famoso gato Schrodinger, vivo y muerto al mismo tiempo), lo cual multiplica exponencialmente el rendimiento de esta tecnología. O BIEN sea, con muchas menos operaciones, se pueden hacer cálculos mucho más potentes, lo que en la era del Big Data es una ventaja gran (Por eso grandes empresas De exactamente la misma forma que Google y De la misma forma IBM estén invirtiendo ingentes cantidades de dinero en esta tecnología). Las formas de obtener la supremacía cuántica
Para obtener estos cúbits teóricos hay que crear un sistema físico que los transporte y los manipule. Google lo obtuvo A través de cúbits superconductores. No obstante hay otras formas: A partir de trampas de iones a las exóticas cuasipartículas de Majorana, todos intentan crear un sistema que demuestre que estos nuevas máquinas cuánticas pueden ejecutar una labor o un cálculo que esté absolutamente fuese de las capacidades de cualquier ordenador convencional. China lo ha conseguido En medio un circuito óptico del muestreo de bosones: empleando una extraña propiedad cuántica de las partículas de luz (fotones), que viajan aleatoriamente en diversos direcciones dentro de un circuito. «No han creado un ordenador cuántico per se, Sino más bien un circuito óptico muy sofisticado que trabaja con luz cuántica», explica a ABC Juan José García Ripoll, físico teórico del Colegio de Física Fundamental (dependiente del CSIC). «Pero Versa de un experimento extremadamente difícil de llevar a cabo por la cantidad de elementos que tiene, por el uso de luz cuántica y la dificultad de preservar la coherencia cuántica de todo el sistema». «Bolas» que se multiplican y dividen Ejemplo de tablero de Galton – Wikicommons Este circuito es, de manera muy fácil, algo De esta forma Al afín que una máquina de Galton: imaginemos un tablero vertical con varias filas de clavos. Desde arriba, caen bolas que botan de manera aleatoria sobre los clavos, llevando a las pelotas hacia un sendero u otro hasta lograr la parte inferior del tablero. En el muestreo de bosones, las bolas serían los fotones (que son un tipo de bosón) y, los clavos, dispositivos ópticos o espejos, que están haciendo que la luz se propague en diferentes direcciones. Pero, las «pelotas» de luz cuántica no se comportan igual que las bolas físicas: los fotones poseen una extraña propiedad que se muestra Una vez que viajan A través de un divisor de haz (un espejo de los anteriores), que divide un Solo rayo en dos que se propagan en distintos direcciones. De forma paralela, si es que dos fotones idénticos golpean el espejo exactamente al mismo tiempo, no se separan entre sí y viajan en La misma dirección. Expresado de otro modo, También que si esas bolas físicas pudieran, en cada partido con un espejo, multiplicarse en dos o, en caso de llegar al mismo a la vez, convertirse en una sola . La cuestión acá sería averiguar los posibles caminos de los fotones en el circuito y su destino permanente (cuántos salen y por dónde), una tarea que se complica cuantas más partículas de luz, entradas, salidas, circuitos y espejos hay en el circuito, a su vez de por la extraña capacidad de los fotones de dividirse o agruparse de manera aleatoria. Por eso a las computadoras clásicas les cueste mucho más trabajo construir estos cálculos. Pero, al sistema cuántico chino la labor Solo le ha costado 200 segundos, logrando Así la supremacía cuántica. «Estudiar experimentalmente todo eso y sacar toda la estadística es laborioso, Sin embargo ellos han demostrado que es posible», asevera García Ripoll. Esquema de una máquina de muestreo de bosones – Youtube/3dquest.eu
En concreto, el dispositivo de muestreo de bosones llamado Jiuzhang utilizó pulsos de láser enviados a un laberinto de 100 entradas, 100 salidas, 300 divisores de haz y 75 espejos. Su ordenador cuántico consiguió descubrir hasta 76 fotones en cada experimento, con una media de 43 fotones de 100 (lo que equivaldría a 100 cúbits, prácticamente el doble que en la versión de Google, que contaba con 53, Conforme explica en su blog el físico Francisco R. Villatoro). El club chino creador de Jiuzhang asevera que tiene una fiabilidad del 99%. Con respecto a las diferencias del sistema de Google, García Ripoll señala: «El sistema no es reconfigurable, por lo cual toda vez que están haciendo el experimento tienen que modificar a mano toda la configuración. Aún Así es un elenco muy sofisticado y, De esta manera, es igual a la filosofía del experimento de Google con su ordenador cuántico, que generaba una sucesión de cúbits aleatorios que es en realidad difícil de reproducir de manera clásica». También Los dos comparten su objetivo ad hoc: no tienen aplicaciones directas salvo demostrar la supremacía cuántica. Un experimento arduo
Hace una década, los físicos teóricos Scott Aaronson y Alex Arkhipov demostraron que el muestreo de bosones Solo era posible con equipos cuánticos y que, Además, sería la forma más sencilla de lograr la supremacía cuántica deseada. La segunda hipótesis estaba errada, Sin embargo no Así la 1era, Sin embargo algunos no confiaron en sus tesis. «Este estudio demuestra que es factible llegar a la supremacía cuántica usando muestreo de bosones fotónicos, algo que mucha gente había dudado, y que representa una ruta de hardware totalmente distinto a la de los cúbits superconductores que empleó Google», explica a NewScientist el propio Aaronson. Sin embargo, A pesar de ser un gran paso en la computación cuántica, la humanidad aún se halla lejos de obtener ordenadores cuánticos «de sobremesa»: el dispositivo Solo sirve para esta tarea de muestreo de bosones, en otros términos, algo extremadamente específico sin mucho más recorrido práctico. «No significa construir una computadora cuántica escalable, ni un ordenador cuántico universal o bien útil», apunta Aaronson. «No es un ordenador cuántico, Sino que un Plantel mucho más específico que pertenece al ámbito de la física teórica. Es un experimento que en sí mismo no es útil, Aunque se puede reformatear para aplicarlo a algún sitio específico, Al idéntico que la química cuántica. Realmente es un aparato para llevar la mecánica cuántica a límites que hasta hace poco no se podían obtener y conseguir la supremacía cuántica. No es computacionalmente útil, No obstante es un hito científico impresionante», señala García Ripoll A su vez. El próximo paso, Conforme los investigadores chinos, será, en efecto, lograr pausar el experimento, elaborar mediciones y redirigir a los fotones por el circuito, Aunque va a ser un logro extraordinariamente bastante difícil de lograr. Pero pensemos que, hace apenas cinco años, la supremacía cuántica Todavía estaba muy lejos. Y Hoy la humanidad la ha conseguido dos veces. De momento.