El prototipo de computadora cuántica china Jiuzhang lidera los avances mundiales (2)

Pueblo en Línea  2020:12:21.14:51

Por You Yi, Diario del Pueblo

Beijing, 21/12/2020 (El Pueblo en Línea) - Un equipo de investigación dirigido por los profesores Pan Jianwei y Lu Chaoyang, de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, ha establecido recientemente un prototipo de computadora cuántica llamado "Jiuzhang", a través del cual se detectaron hasta 76 fotones. El logro se realizó mediante los esfuerzos conjuntos del equipo de investigación y el Instituto de Microsistemas y Tecnología de la Información de Shanghai y el Centro Nacional de Investigación de Tecnología de Ingeniería Informática Paralela.

Jiuzhang puede procesar 50 millones de muestras en 200 segundos al computar muestreos de bosón gaussiano, algoritmo de simulación clásico, en comparación con los 600 millones de años que necesita la actual supercomputadora más poderosa del mundo. Este avance marca la primera vez que China verifica una ventaja computacional cuántica, o "supremacía cuántica" que convierte al país en el segundo del mundo en lograr tan anhelada hazaña. El equipo de investigación de Jiuzhang publicó su logro el 4 de diciembre en Science, una de las principales revistas académicas del mundo.

La "supremacía cuántica" aparece cuando un nuevo prototipo de computadora cuántica supera a las computadoras clásicas más poderosas, entendido en términos de potencia informática para el manejo de una tarea en particular. El resultado también demuestra que el nuevo prototipo de computadora cuántica posiblemente superará a las computadoras tradicionales y logrará más avances futuros en diversas áreas.

Uno de los temas más importantes en la vanguardia de la ciencia cuántica es usar dispositivos cuánticos para resolver problemas complejos y demostrar las ventajas cuánticas, señaló Peter Zoller, miembro de la Academia Nacional de Ciencias de EE.UU., ganador del Premio Wolf en Física y de la Medalla Dirac. Zoller considera que el equipo de Pan ha logrado llevar a un nuevo nivel la investigación sobre el tamaño, la escalabilidad y la perspectiva de la aplicación práctica de los sistemas cuánticos.

"En la era de los macrodatos, el volumen de datos que se produce en el mundo exhibe un crecimiento exponencial y se duplica cada dos años", indicó Pan, y agregó que una cantidad tan enorme de datos no significaría nada, a menos que se procesen. En la actualidad, el concepto computadora está obstaculizado por el modelo de su desarrollo tradicional, y las supercomputadoras tienden a consumir grandes cantidades de energía. Pan señaló que Jiuzhang fue diseñado para mejorar las capacidades informáticas sin tener que gastar más energía.

La investigación de las computadoras cuánticas se ha convertido en uno de los mayores desafíos a la vanguardia de la ciencia y la tecnología mundiales, así como en un foco de esfuerzos globales. En 2019, Google creó una computadora cuántica de 53 qubits conocida como Sycamore, que procesaba un algoritmo matemático mucho más rápido que la supercomputadora más potente del mundo en aquel entonces. Esta computadora fue la primera en lograr la "supremacía cuántica" mundial. En cuanto a Jiuzhang, puede lograr la rápida solución del muestreo del bosón gaussiano.

Nuestra nueva computadora cuántica supera a Sycamore en tres aspectos: velocidad computacional, idoneidad ambiental y poder de cómputo en problemas con muestras más grandes, señaló Lu. Sycamore solo pudo superar en velocidad a las supercomputadoras en el caso de una pequeña cantidad de muestras, mientras que Jiuzhang demostró un mejor rendimiento que las supercomputadoras en cantidades pequeñas y grandes de muestras procesadas.

“Es como si la computadora cuántica de Google pudiera superar a las supercomputadoras en el momento final de una carrera de velocidad, pero no en un maratón. Jiuzhang sobresale tanto en carreras cortas de velocidad como en carreras de larga distancia.” asegura Lu.

El algoritmo de muestreo de bosón gaussiano, basado en Jiuzhang, tiene potencial para su aplicación en áreas como la teoría de grafos, el aprendizaje automático y la química cuántica, que se consideran concentraciones de investigación a futuro. Aunque tiene una gran potencia informática, Jiuzhang no es actualmente sino un "hito en la primera frase de esta área", precisa el equipo de Pan.

"Esperamos desarrollar una computadora cuántica de propósito general para resolver problemas más prácticos como el criptoanálisis, el pronóstico del tiempo y el diseño de fármacos mediante esfuerzos mancomunados en los próximos 15 a 20 años", asegura Pan.

Un revisor colegiado de Science comentó que Jiuzhang representa un gran avance, así como el experimento más vanguardista. Experimentar sobre las ventajas cuánticas no alcanzará fácilmente resultados tangibles, sino que se trata más de la carrera entre algoritmos clásicos más rápidos y hardware de computación cuántica en constante perfeccionamiento. Al final, el paralelismo cuántico generará una potencia informática que las computadoras clásicas no pueden igualar. El equipo de Pan espera que su logro pueda inspirar más resultados en la simulación de algoritmos clásicos.