Els ordinadors quàntics poden resultar més potents que qualsevol altre supercomputador, per això, es vol calcular el que necessiten aquests ordinadors quantics per assolir aquesta "supremacia quàntica"
Si bé els ordinadors clàssics activen o desactiven els transistors per simbolitzar les dades com a zero i uns, els ordinadors quàntics utilitzen els bits quàntics o qubits que, a causa de la estranya naturalesa de la física quàntica, poden estar en un estat de superposició on es troben alhora l'1 i el 0.
La superposició permet que un qubit realitzi dos càlculs alhora, i si dos qubits estan enllaçats mitjançant un efecte quàntic conegut com a entrellaçat, poden ajudar a realitzar dos o quatre càlculs simultàniament; tres qubits, tres o vuit càlculs; etcètera. En principi, un ordinador quàntic amb 300 qubits podria realitzar més càlculs en un instant que els àtoms a l’univers visible.
Encara existeix controvèrsia per saber quants qubits es necessiten per assolir la supremacia quàntica dels equips estàndard. L’any passat, Google va manifestar que va assolir la supremacia quàntica amb només 53 qubits, realitzant un càlcul en 200 segons que la companyia estimava que trigaria 10.000 anys en el supercomputador més potent del món, però els investigadors d’IBM van argumentar en una publicació “que una simulació ideal de la mateixa tasca, es pot realitzar en un sistema clàssic en 2,5 dies i amb una fidelitat molt més gran.
Per veure el què pot exigir la supremacia quàntica en realitat, els investigadors van analitzar tres maneres diferents de circuits quàntics que podrien resoldre problemes que en teòria, els ordinadors convencionals no podrien resoldre. Els circuits temporals de la polinomia quàntica instantània (IQP) són una forma especialment senzilla de connectar qubits en circuits quàntics. Els circuits d’Algoritmes d’Optimització Quàntica aproximada (QAOA) són més avançats, utilitzen qubits per trobar bones solucions als problemes d’optimització. Finalment, els circuits de mostreig del bosó utilitzen fotons en lloc de qubits, analitzant els camins que fan aquests fotons després d'interaccionar-se entre ells.
Suposant que aquests circuits quàntics competissin contra supercomputadors capaços de fins a un quintilló d'operacions en punt flotant per segon (FLOPS), els investigadors van calcular que es podia assolir la supremacia quàntica amb 208 qubits amb circuits IQP, 420 qubits amb circuits QAOA i 98 fotons amb circuits de mostreig de bosons.
Sorprèn una mica que al final es pugui produir un número que no estigui tan lluny del tipus de nombres que es veuen en dispositius existents. El primer enfoc que s'havia proposat era de 10.000 quibits o més, i el segon enfocament encara necessitaria gairebé 2.000. Finalment, al tercer enfocament es va poder eliminar gran part de la despesa en l'anàlisi i es va reduir els nombres a centenars de qubits. Els científics afegeixen que la supremacia quàntica podria ser possible amb encara menys quantitats.
Quan es tracta de Google, els investigadors assenyalen que les afirmacions de l’empresa són difícils d’analitzar perquè Google va triar una tasca de computació quàntica difícil de comparar amb qualsevol algorisme conegut en la computació clàssica.
S'ha aconseguit la supremacia computacional quàntica quan s'ha fet alguna cosa que no es sap fer amb un dispositiu clàssic? O realment es vol estar segurs que és impossible, fins i tot, utilitzar algoritmes que potser encara no existeixen?
Sembla que Google està adoptant amb claredat la posició anterior, tot i que reconeix que esperen que les innovacions algorítmiques redueixin el cost de la simulació clàssica, però també esperen que la millora dels dispositius quàntics sigui suficient per mantenir un estat de supremacia computacional quàntica. Es basen en arguments de la teoria de la complexitat només per suggerir que és improbable una extrema millora a la simulació clàssica. Això és definitivament una interpretació defensable.
Font: IEEE Spectrum
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada