sábado, 25 de marzo de 2017

Los ordenadores cuánticos ya están aquí

La computación cuántica ha parecido siempre como una de esas tecnologías que son 20 años de distancia, y siempre lo será. Pero 2017 podría ser el año que el campo se despoja de su imagen Investigación de sólo.
gigantes informáticos Google y Microsoft contrató recientemente una serie de luces principales, y han establecido objetivos ambiciosos para este año. Su ambición refleja una transición más amplia que tiene lugar en la creación de empresas y laboratorios de investigación académicos por igual: para pasar de la ciencia pura hacia la ingeniería.
“La gente está realmente construyendo cosas,” dice Christopher Monroe, un físico de la Universidad de Maryland en College Park quien co-fundó la IonQ puesta en marcha en 2015. “Nunca he visto nada por el estilo. Ya no es sólo la investigación “.
Google comenzó a trabajar en una forma de computación cuántica que aprovecha la superconductividad en 2014. Se espera que este año, o poco después, para llevar a cabo un cálculo que está más allá incluso de los superordenadores más potentes 'clásicos' - un hito difícil de alcanzar conocida como la supremacía cuántica. Su rival, Microsoft, está apostando por un concepto interesante, pero no probada, topológica computación cuántica , y espera poder realizar una primera demostración de la tecnología.
La escena de la puesta en marcha de cálculo cuántico también se está calentando. Monroe tiene previsto iniciar la contratación en serio este año. Físico Robert Schoelkopf en la Universidad de Yale en New Haven, Connecticut, quien co-fundó los circuitos cuánticos de puesta en marcha, y el ex IBM aplica físico Chad Rigetti, que creó Rigetti en Berkeley, California, dicen que esperan alcanzar hitos técnicos cruciales pronto.
laboratorios académicos están en un punto similar. “Hemos demostrado todos los componentes y todas las funciones que necesitamos”, dice Schoelkopf, que sigue funcionando un grupo de carreras para construir un ordenador cuántico en Yale. A pesar de un montón de experimentos de física todavía tienen que hacer para obtener componentes de trabajar juntos, los principales desafíos se encuentran ahora en la ingeniería, él y otros investigadores dicen. El ordenador cuántico con la mayoría de los qubits hasta ahora - 20 - está siendo probado en un laboratorio académico dirigido por Rainer Blatt en la Universidad de Innsbruck en Austria.
Mientras que los ordenadores clásicos codifican la información en forma de bits que pueden estar en uno de dos estados, 0 o 1, los 'qubits' que comprenden ordenadores cuánticos pueden estar en 'superposiciones' de ambos a la vez. Esto, junto con la capacidad de compartir qubits un estado cuántico conocido como entrelazamiento, debe permitir a los ordenadores para realizar muchos cálculos esencialmente a la vez. Y el número de estos cálculos se debe, en principio, el doble para cada qubit adicional, que conduce a una aceleración exponencial.
Esta rapidez se debe permitir que los ordenadores cuánticos para realizar ciertas tareas, como la búsqueda de grandes bases de datos o factorizar números grandes, lo que sería inviable para los equipos más lentos, clásicos. Las máquinas también pueden ser transformacional como una herramienta de investigación, la realización de simulaciones cuánticas que permitirían a los químicos para entender las reacciones en un detalle sin precedentes, o físicos para diseñar materiales que superconducir a temperatura ambiente.
“Les digo a mis alumnos que 2017 es el año de trenzado.”
Hay muchas propuestas que compiten por la forma de construir qubits. Pero hay dos pilotos de cabeza, confirmados en su capacidad para almacenar información de tiempos cada vez más largas - a pesar de la vulnerabilidad de los estados cuánticos de perturbación externa - y para realizar operaciones lógicas cuántica. Un enfoque, que Schoelkopf ayudó a sentar las bases y los que Google, IBM, Quantum Rigetti y circuitos han adoptado, consiste en codificar los estados cuánticos como corrientes oscilantes en los bucles superconductores. El otro, perseguido por IonQ y varios de los principales laboratorios académicos, es codificar qubits en iones individuales en poder de los campos eléctricos y magnéticos en trampas de vacío.
John Martinis, que trabajaba en la Universidad de California, Santa Bárbara, hasta que Google él y su grupo de investigación contratado en 2014, dice que la madurez de superconductor technologyprompted su equipo para establecer la meta audaz de la supremacía cuántica.
El equipo planea lograr esto usando un algoritmo de 'caótica' quantum que produce lo que parece ser una salida al azar ( S. Boixo et al. Preimpresión en https://arxiv.org/abs/1608.00263; 2016 ). Si el algoritmo se ejecuta en un ordenador cuántico de hecho relativamente pocos qubits, una máquina clásica puede predecir su salida. Pero una vez que la máquina cuántica se acerca a unos 50 qubits, incluso las más grandes superordenadores clásicos fallarán para mantener el ritmo, el equipo predice.
Los resultados del cálculo no tendrán ningún uso, pero van a demostrar que hay tareas en la que los ordenadores cuánticos son inmejorables - un importante umbral psicológico que atraerá la atención de clientes potenciales, dice Martinis. “Creemos que será un experimento seminal.”
Pero Schoelkopf no ve la supremacía cuántica como “un objetivo muy interesante o útil”, en parte debido a que esquiva el reto de corrección de errores: la capacidad del sistema para recuperar su información leves siguientes alteraciones a los qubits, que se hace más difícil, ya que la número de qubits aumenta. En cambio, los circuitos cuánticos se centra en la fabricación de máquinas totalmente corregidos de error desde el principio. Esto requiere la construcción de más qubits, pero las máquinas también podría ejecutar algoritmos cuánticos más sofisticadas.
Monroe espera alcanzar la supremacía cuántica pronto, pero eso no es el objetivo principal de IonQ. La puesta en marcha tiene como objetivo construir máquinas que tienen 32 o incluso 64 qubits, y la tecnología de trampa de iones permitirá a sus diseños para ser más flexible y escalable que superconductores circuitos, dice.
Microsoft, por su parte, está apostando por la tecnología que tiene más que probar. Topológica computación cuántica depende de las excitaciones de la materia que codifican la información de que se enreden alrededor de la otra como trenzas. La información almacenada en estos qubits sería mucho más resistente a la perturbación externa que son otras tecnologías y que, en particular, hacer más fácil la corrección de errores.