Todo lo que necesitas saber sobre la supremacía cuántica de Google

Google afirma haber logrado la supremacía cuántica. Bueno, ¿qué es Quantum Supremacy, podrías preguntar? Es, utilizando una computadora cuántica para lograr una tarea, un conjunto bien definido de problemas, que incluso es más rápido que la computadora clásica. En palabras simples, cuando una computadora cuántica resuelve un problema que una supercomputadora no puede, se denomina supremacía cuántica. Para comprender la computación cuántica, primero debemos conocer los conceptos básicos de la mecánica cuántica.

La mecánica cuántica es una rama de la física que explora el mundo físico en los niveles más básicos y atómicos. A nivel atómico, es un pueblo fantasma, las cosas no tienen sentido, las cosas no siguen las leyes de la física clásica, o al menos no todas. Las cosas se vuelven probabilísticas, nada es seguro y comenzamos a hablar en términos de ondas en lugar de partículas y, por lo tanto, entran en juego fenómenos como la superposición, la interferencia y el entrelazamiento.

Superposición: en presencia de un campo magnético, el electrón puede existir en dos posibles estados de giro, generalmente denominados giro hacia arriba y giro hacia abajo. Cada electrón tendrá una posibilidad finita de estar en cualquier estado hasta que se mida. Se puede observar que se encuentra en un estado de giro específico en el momento de la medición. En la experiencia común, una moneda boca arriba tiene un valor definido: es cara o cruz. Incluso si no miras la moneda, confías en que debe ser cara o cruz.

Interferencia: La capacidad de dos ondas que se atraviesan para mezclarse, reforzándose mutuamente donde coinciden las crestas y anulándose donde coinciden las crestas y los valles, similar a la forma en que las ondas en el agua interfieren entre sí. Esto da como resultado, por ejemplo, un patrón de interferencia de rayas claras y oscuras en una pantalla iluminada por la luz de dos fuentes.

Enredo: Cuando dos partículas se enredan o entrelazan se comportan colectivamente. es decir, en el momento de la medición, si se decide que una partícula entrelazada en un par está en el estado de espín ‘abajo’ (es decir, el estado de energía más bajo. Cuando el electrón está alineado con su campo magnético), entonces esta decisión se comunica a la otra partícula correlacionada que ahora asume el estado de espín opuesto de ‘arriba’. El entrelazamiento cuántico permite que los qubits, incluidos los que están lejos, interactúen instantáneamente entre sí.

Quantum Computing aprovecha todo el fenómeno mencionado anteriormente para funcionar. Un bit es la unidad de almacenamiento más pequeña y fundamental que podría almacenar un valor binario de 0 o 1. Al igual que un bit en una computadora clásica, tenemos un qubit (bit cuántico) en la computadora cuántica que forma la unidad más fundamental. de almacenamiento en computadoras cuánticas. La diferencia es que puede superponer los dos valores y puede representar 1 y 0 al mismo tiempo, cada uno con una cierta probabilidad. Es posible a nivel subatómico. Aunque una partícula puede existir en múltiples estados cuánticos, una vez que medimos esa partícula por su energía o posición, su superposición se pierde y entonces existe en un solo estado. Estos qubits pueden representarse físicamente mediante partículas cuánticas que pueden ocupar dos estados simultáneamente. Esto también aprovechará el concepto de entrelazamiento cuántico para procesar datos mucho más rápido que cualquier cosa en este universo conocido. Con todo esto combinado, podemos hacer que estas computadoras funcionen exponencialmente más rápido que incluso una supercomputadora.
Codificamos partes del problema que estamos tratando de resolver en un estado cuántico complejo y luego manipulamos ese estado para conducirlo hacia lo que eventualmente representará la solución. Lo codificamos usando una computadora cuántica, para eso necesitamos un chip con qubit que es el portador de información cuántica y la forma en que controlamos el estado de ese qubit es usando pulsos de microondas. Los enviamos por los cables y hemos calibrado estos pulsos de microondas para que sepamos exactamente que este tipo de pulso con esta frecuencia en esta duración pondrá el qubit en superposición o cambiará el estado del qubit de 1 a 0 o si aplicamos pulsos de microondas entre dos qubits podemos enredarlos. Podemos medirlo a través de la señal de microondas. La clave es desarrollar estos algoritmos donde el resultado es determinista. Hay dos clases principales de algoritmos cuánticos.

1. Algo que se desarrolló durante décadas, como el algoritmo de Shor para la factorización, los algoritmos de Grover para la búsqueda no estructurada y estos algoritmos se diseñaron asumiendo que tenía una computadora cuántica tolerante a fallas perfecta que está a muchas décadas de distancia.
2. Algoritmo de aplicación de computadora cuántica a corto plazo. Actualmente, nos encontramos en una fase en la que necesitamos dichos algoritmos y esto se incluye en el tema de investigación y desarrollo.

Google afirma que ha logrado la supremacía cuántica. Anunciaron que su último chip de procesador cuántico, Sycamore, había ejecutado un problema de generación de números aleatorios en 200 segundos, lo que le llevaría a la supercomputadora más rápida del mundo, que es Summit de IBM, aproximadamente 10 000 años.
IBM , el rival de Google, descartó por completo la afirmación al decir que usando algunas técnicas muy sencillas, la cumbre puede hacer fácilmente la misma tarea en dos días y medio.

Google responde diciendo: «Esperamos que la gente ejecute la idea en Summit y la verifique y verifique nuestros datos porque eso es parte del proceso científico, no solo proponerlo sino ejecutarlo y verificarlo». “Al mismo tiempo, mejoraremos nuestras computadoras cuánticas”, agregó.
Pero no debemos ignorar el hecho de que una computadora cuántica será exponencialmente más rápida en comparación con el crecimiento lineal de una supercomputadora y 2,5 días sigue siendo mucho tiempo para algunas tareas, por lo que será difícil para las supercomputadoras mantenerse al día.
De todos modos, esta afirmación nos da una idea aproximada de cómo será el futuro de las computadoras y quién está ganando la carrera actualmente. Para obtener más detalles, puede leer el artículo: ¿Quién ganará el debate sobre la supremacía cuántica: Google o IBM?