Descubren método para validar resultados de computadoras cuánticas en minutos

La computación cuántica se presenta como una tecnología del futuro, capaz de resolver problemas que las computadoras tradicionales no pueden abordar. Se anticipan avances significativos en campos como la física, la investigación médica y la criptografía a medida que estas máquinas evolucionan.

Con la creciente competencia por desarrollar la primera computadora cuántica comercial confiable, surge una cuestión crítica: si estos dispositivos generan respuestas a problemas que parecen imposibles para las máquinas clásicas, ¿cómo se puede confirmar que los resultados son correctos?

Un estudio reciente de la Universidad de Swinburne se propuso abordar este dilema.

La dificultad de verificar respuestas cuánticas

"Existen problemas que incluso la supercomputadora más rápida del mundo no puede resolver, a menos que se esté dispuesto a esperar millones o incluso miles de millones de años por una respuesta", afirmó Alexander Dellios, autor principal y becario postdoctoral del Centro de Ciencia y Tecnología Cuántica de la universidad.

"Por lo tanto, para validar las computadoras cuánticas, se necesitan métodos que comparen teoría y resultado sin esperar años a que una supercomputadora realice la misma tarea".

El equipo de investigación desarrolló nuevas técnicas para confirmar si un tipo particular de dispositivo cuántico, conocido como muestreador de bosones gausianos (GBS), está produciendo resultados precisos. Las máquinas GBS utilizan fotones, las partículas básicas de la luz, para generar cálculos de probabilidad que requerirían miles de años para que incluso la supercomputadora clásica más rápida los complete.

Nuevas herramientas revelan errores ocultos en experimentos cuánticos avanzados

"En solo unos minutos en una computadora portátil, los métodos desarrollados nos permiten determinar si un experimento GBS está produciendo la respuesta correcta y qué errores, si los hay, están presentes".

Para demostrar su enfoque, los investigadores lo aplicaron a un experimento GBS recientemente publicado que tomaría 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 un ruido adicional en el experimento que no había sido evaluado anteriormente.

El siguiente paso consiste en determinar si reproducir esta distribución inesperada es en sí mismo computacionalmente difícil o si los errores observados hicieron que el dispositivo perdiera su "cuanticidad".

Avances hacia máquinas cuánticas comerciales confiables

El resultado de esta investigación podría influir en el desarrollo de computadoras cuánticas a gran escala y sin errores, adecuadas para su uso comercial, un objetivo que Dellios espera ayudar a alcanzar.

"Desarrollar computadoras cuánticas a gran escala y sin errores es una tarea hercúlea que, si se logra, revolucionará campos como el desarrollo de fármacos, la inteligencia artificial, la ciberseguridad y nos permitirá profundizar nuestra comprensión del universo físico".

"Un componente vital de esta tarea son los métodos escalables de validación de computadoras cuánticas, que aumentan nuestra comprensión de qué errores afectan a estos sistemas y cómo corregirlos, asegurando que mantengan su 'cuanticidad'".

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