Los científicos destronan la afirmación de la ventaja cuántica de Google con una computadora convencional

Cuando Google anunció que su computadora cuántica había resuelto un problema más allá del capacidad del supercomputadora más poderosa, fue un hito para la industria. Pero los investigadores chinos ahora han demostrado que podrían resuelve el mismo problema en una supercomputadora normal en solo segundos.

La última promesa de la cuántica informática is su habilidad para llevar a cabo ciertas hazañas computacionales mucho más rápido que las máquinas clásicas, o incluso resolver problemas que serían esencialmente imposibles de descifrar utilizando enfoques tradicionales.

Sin embargo, el campo aún es incipiente y los dispositivos actuales son demasiado pequeños para ponerlos a trabajar en cualquier desafío del mundo real. Pero en un esfuerzo por demostrar que el campo está progresando, los desarrolladores de procesadores cuánticos han estado ansiosos por encontrar problemas que pueden no tener mucho uso práctico, pero que pueden demostrar las posibles aceleraciones de las que es capaz su tecnología.

Google hizo un gran avance en este frente en 2019 cuando afirmó que su Procesador de sicomoro había resuelto un problema que le llevaría a una supercomputadora 10,000 años en solo 200 segundos. El problema fue manipulado a su favor, ya que esencialmente implicaba simular la salida de su procesador, pero al demostrar que una computadora clásica tendría problemas, pudieron reclamar la "supremacía cuántica", más comúnmente conocida como "ventaja cuántica" en la actualidad.

Pero ahora los investigadores en Chintener resolvió el mismo problema en solo 15 horas usando sUn diseño algorítmico inteligente y una computadora moderadamente grande. Según sus cálculos, solo les tomaría unas pocas docenas de segundos si tuvieran acceso a supercomputadoras de tamaño completo.

El desafío que se había propuesto Google era simular que su procesador actuaba más o menos como un generador de números aleatorios. La única diferencia fue que repitieron el algoritmo millones de veces y, debido a la naturaleza del algoritmo, debería surgir un cierto patrón en los números aleatorios que se escupían.

Simular esto en una computadora clásica debería volverse difícil rápidamente a medida que aumenta el tamaño del procesador, porque la cantidad de información codificada aumenta exponencialmente con cada qubit adicional. Usando enfoques convencionales para resolver este problema, Google predijo que tomaría 10,000 años simular su procesador de 53 qubits.

El equipo del Instituto de Física Teórica de la Academia de Ciencias de China consiguió asolucionar esto reelaborando las matemáticas subyacentes utilizadas para resolver el problema. Representaron el procesador como una red 3D de objetos matemáticos llamados tensores que representan las puertas lógicas entre los 53 qubits. Esta red se repitió en 20 capas, diseñadas para representar los 20 ciclos por los que pasa el algoritmo cuántico antes de que se lea la salida del procesador.

La ventaja de usar tensores es que las GPU, los chips que impulsaron la revolución del aprendizaje profundo, pueden procesarlos muy rápidamente en paralelo. Los investigadores también aprovecharon el hecho de que los cálculos de Google en Sycamore no eran muy precisos y lograron una fidelidad de solo el 0.2 por ciento. Esto les permitió sacrificar parte de la precisión de su simulación para aumentar su velocidad, lo que hicieron al eliminar algunas de las conexiones entre qubits.

El resultado fue que lograron simular la salida del procesador Sycamore con una fidelidad del 0.37 por ciento en solo 15 horas en 512 GPU, considerablemente menos potencia de procesamiento que la mayoría de las supercomputadoras líderes. Un documento que describe los resultados está actualmente en prensa en Physical Review Letters, pero no una revisión por paresed la preimpresión se lanzó en noviembre pasado.

Si bien el resultado revienta un poco la burbuja de la supremacía cuántica de Google, en un correo electrónico a Ciencia:, la compañía señaló que había predicho que los algoritmos clásicos mejorarían en su artículo de 2019. Pero agregan que no creen que puedan seguir el ritmo de los aumentos exponenciales en el rendimiento de las computadoras cuánticas por mucho tiempo.

Han pasado no es el único experimento de supremacía cuántica que se deshace. En 2020, un chino equipo afirmó que un problema que su computadora cuántica podría resolver en 200 segundosnds le tomaría a una supercomputadora 2.5 millones de años, pero en enero los investigadores demostraron que en realidad solo tomaría 73 días.

Si bien esto no niega el progreso que se está logrando en el campo, un creciente coro de investigadores dice que enfrentar máquinas clásicas y cuánticas entre sí en este tipo de problemas computacionales abstractos realmente no da una idea clara de dónde está la tecnología. at.

La verdadera prueba, dicen, será cuando las computadoras cuánticas sean capaces de resolver problemas del mundo real de manera más rápida y eficiente que las clásicas. Y eso parece que todavía puede estar lejos.

Crédito de la imagen: Google