TARDÍGRADOS

Ciencia en español -ʟᴀ ʀᴀᴢóɴ ᴇsᴛá ᴀʜí ғᴜᴇʀᴀ-

Supremacía cuéntica

Posted by Albert Zotkin en octubre 29, 2019

No, no me he equivocado en el título. He escrito cuéntica en lugar de cuántica a propósito, para resaltar que la supuesta supremacía cuántica es un cuento chino que nos están contando. Vamos, que “naranjas de la China“.

Cuando una computadora cuántica haga cosas que una computadora clásica no pueda hacer en tiempo y recursos razonables, entonces diremos que esa computadora ha alcanzado supremacia cuantica.

La revista Nature nos cuenta estos días que Google ha alcanzado oficialmente la supremacía cuántica. Hace poco, LIGO nos contó también que habían alcanzado la supremacía gravitacional, y lo anunciaron al mundo, como el gran hito científico del siglo XXI, y les concedieron hasta un Premio Nobel de Física, tú. “Naranjas de la China“, cuentos chinos. La única supremacía real que existe es la fanfarronería científica yanqui. Estamos asistiendo al triunfo de sofisticadas técnicas mediáticas para propagar ideas (supuestamente científicas), técnicas que Goebbels ya empleó con éxito para la propaganda Nazi.

Con la computación cuántica pasa lo mismo que con la fusión nuclear: son eternas promesas de hitos científico-técnicos que nunca llegan a ser una realidad. Los expertos ponen como excusa que es muy difícil evitar la decoherencia cuántica, para el primer caso, y conseguir un adecuado confinamiento de plasma, para el segundo. Pero, habría que empezar a pensar ya que el motivo por el que realmente no se han conseguido aún esos hitos científico-técnicos está más en la teoría científica, es decir, en los modelos teóricos, que en llevarlos a la práctica. Es muy probable que los modelos teóricos que predicen tanto la computación cuántica como la fusión termonuclear no sean correctos, o les falte algo insospechado. En cualquier caso, no parece razonable asistir a estos espectáculos de supuesta supremacía en no sé qué materias, como si fuera una competición olímpica donde todos los atletas estuvieran dopados.

Pero, ¿qué cuento chino nos está contando Google respecto a su supuesta supremacía cuántica conseguida, que dicen que ya es oficial y todo?: En el resumen del documento presentado nos dicen:

La esperanza en los computadores cuánticos es que ciertas tareas computacionales podrían ser realizadas exponencialmente más rápido con un procesador cuántico que con un procesador clásico. El reto fundamental consiste en construir un procesador de alta fidelidad capaz de ejecutar algoritmos cuánticos en un espacio computacional exponencialmente grande. En este documento presentamos un informe sobre el uso de un procesador cuántico con cubits programables de supercomputación para crear estados cuánticos en 53 cubits, representando un espacio computacional de dimensión 253 (aproximadamente 1016). Medidas de experimentos repetidos muchas veces proporcionan una muestra de la resultante distribución de probabilidad, la cual verificamos usando simulaciones clásicas. Nuestro procesador cuántico Sycamore tarda unos 200 segundos en muestrear una instancia de circuito cuántico, mientras que el mejor computador clásico actual tardaría en realizar esa misma tarea unos 10 mil años. Esta dramática mejora de la velocidad comprada con la de cualquier algoritmo clásico actual conocido resulta ser una realización experimental de supremacía cuántica, para esta tarea computacional específica, y presagia un cambio de paradigma en el campo de la computación.

O sea, que los chicos de Google han construido un procesador cuántico de 53 cubits (en principio eran 54, pero uno se estropeó), llamado Sycamore, y lo han programado para que ejecute un tarea específica, sabiendo de antemano que esa misma tarea, ejecutada en un procesador clásico, tardaría 10 mil años en ser completada.

Fig. 1: Procesador Sycamore.
a, Diseño del procesador, mostrando una matriz rectangular de 54 cubits (gris), cada uno conectado a sus cubits anejos mediando acopladores (azul). El cubit no operativo (estropeado), situado en la parte superior del esquema, está sólo perfilado (no relleno en color gris). b, fotografía del chip Sycamore.

Pero, ¿cómo construyen esos cubits?. Para provechar ciertas propiedades de los estados cuánticos, llamadas superposición y entrelazamiento, entre otras propiedades y efectos también bastante raritos, que describe la Mecánica Cuántica, usan átomos, y hay que conseguir, mediante temperaturas muy próximas al cero absoluto (-273,144 °C), que los electrones de esos átomos giren en un sentido y hacia el contrario al mismo tiempo. Ese sería el efecto de superposición cuántica. Es decir, no seria que unos electrones, dentro del mismo átomo, giraran en un sentido y otros en el contrario, sino que cada electrón girase en un sentido y el contrario a la vez. Algo impensable y absurdo para un cuerpo macroscópico, pero no tanto para las partículas subatómicas, que se rigen por reglas de la mecánica cuántica. El problema de la superposición está en que cuando se intenta medir el estado cuántico, aparece la decoherencia, el cubit de pronto se transforma en un simple bit clásico. Ese es el famoso quebradero de cabeza llamado problema de la medida

¿De verdad ha conseguido Google la supremacía cuántica?. Uno de los mayores expertos en computación cuántica es el murciano Dario Gil. Este murciano, director mundial de IBM Research, nada menos, opina que el procesador cuántico Sycamore de Google es una pieza especializada de hardware diseñada para resolver un solo problema y no un ordenador cuántico de propósito general, a diferencia de los desarrollados por IBM. Es decir, aunque podría ser cierto que habrían completado una tarea de muestreo en 200 segundos, mientras que el superordenador Summit de IBM habría tardado 10 mil años en completar esa misma tarea, el Sycamore sólo serviría para realizar esa tarea y ninguna otra más. Es como construir un ordenador que sólo supiera sumar 2+2, y nada más. Si Dario Gil tiene razón, que yo creo que la tiene, para resolver problemas reales mediante computación cuántica habría, no sólo que programar los algoritmos (software) cuánticos, sino construir físicamente el hardware especifico para ese problema en concreto. O sea, cada problema requeriría de un hardware especifico, y sólo valdría para ese problema. Por ejemplo, supongamos que queremos factorizar el número entero semiprimo RSA1024, que posee 1024 cifras binarias (309 cifras decimales). ¿Valdria la pena construir un procesador cuántico especifico para hallar, en un tiempo razonablemente corto, los dos números primos que multiplicados dan ese número RSA1024?. Si el premio es superior al coste, si valdría la pena 🙂 , pero hay que tener en cuenta que una vez factorizado ese número SRA concreto, nuestro costoso chip cuántico no valdría para nada más, y habría que tirarlo a la basura o aprovechar sus piezas para construir otro chip distinto para resolver otro problema distinto. Nuestro amigo murciano, Dario Gil, es un genio, y sabe muy bien de qué habla.

Pero, en mi opinión, lo que Google nos ha traído de momento, en lugar de supremacía cuántica, son naranjas de la China.

Saludos cordiales, y para nada supremacistas 😉

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