Quantum es un término general para referirse al campo emergente de las tecnologías que aprovechan la mecánica cuántica para desarrollar capacidades fundamentalmente nuevas en campos establecidos como computación, comunicaciones, detección, farmacéutica, química y investigación de materiales.En su sentido literal, la palabra cuántica se refiere a la unidad o entidad más pequeña en un sistema físico que describimos utilizando la mecánica cuántica.
La computación cuántica ha crecido a pasos agigantados en los últimos 10-15 años.Las principales compañías tecnológicas como IBM, Google están en una carrera para construir la computadora cuántica más grande o más rápida del mundo.
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A continuación, Elizabeth Ruetsch, gerente general de soluciones de ingeniería cuántica en Keysight Technologies, analiza los riesgos, las promesas y lo que se necesita para hacer que la computación cuántica se convierta en la corriente principal.
Objetivo: ¿Cuál es la promesa de cuántica?¿Por qué es importante?
Elizabeth Ruetsch: Quantum promises to push beyond the boundaries of classical physics by harnessing these quantum mechanical properties of matter.Dependiendo del contexto, esto puede ofrecer formas completamente nuevas de procesamiento de información que tenga el potencial de ser más rápido y más eficiente en los recursos, lo que nos permitiría, por ejemplo, calcular cosas que nunca hemos podido calcular antes, como la formaciónde proteínas o predecir el comportamiento complejo de los sistemas financieros.
Objetivo: ¿Dónde está el potencial disruptivo de Quantum?
Elizabeth Ruetsch: There are quite a few areas in which quantum can potentially be disruptive.Por nombrar algunos, considere:
Objetivo: ¿Cuáles son los beneficios de la computación cuántica?¿Cuáles son los riesgos asociados con esta tecnología?
Elizabeth Ruetsch: Quantum computing promises efficiency in processing power.La capacidad de procesar información más rápido abre la posibilidad de impulsar campos, como investigación fundamental, optimización, tecnología de la información y productos farmacéuticos más allá de lo que imaginamos posible..
Hay riesgos de seguridad anticipados.Teóricamente, una computadora cuántica a gran escala puede descifrar el cifrado NSA.Un gran desafío sobresaliente es crear protocolos de seguridad que sean seguros de las computadoras clásicas y cuánticas.La fortaleza de una computadora cuántica es procesar grandes datos que pueden tener implicaciones para la privacidad personal..
Por ejemplo, aproximadamente el 1 por ciento del consumo de energía de EE. UU. Se destina a la producción de fertilizantes.Este proceso es ineficiente en parte debido a la complejidad de la simulación de la reacción química a un nivel mecánico cuántico.Se podría utilizar una computadora cuántica para simular procesos biológicos/químicos, como la fijación de nitrógeno en la nitrógeno, aumentando así la eficiencia en la producción y conduciendo a un enfoque más verde.
Objetivo: ¿Qué avances técnicos se necesitan para llevar la computación cuántica de una existencia de nicho a la corriente principal?
Elizabeth Ruetsch: Right now, we are fundamentally limited by the stability of quantum systems over time and our ability to control them accurately.La sensibilidad única de los sistemas cuánticos a su entorno los hace tan poderosos para informar.Sin embargo, también es lo que los hace difíciles de controlar con gran precisión.Debido a esto, las computadoras cuánticas actuales son muy pequeñas (que consisten solo en decenas de bits cuánticos o qubits: las computadoras clásicas tienen cientos de millones de bits), y los cálculos que podemos realizar con estos pequeños sistemas son a menudo inexactos.
Para llevar la computación cuántica de su existencia de nicho a la corriente principal, necesitamos aprender a aislar mejor los sistemas cuánticos de su entorno y, al mismo tiempo, cómo controlarlos con un grado mucho mayor de precisión.Necesitamos reducir los errores que observamos en los cálculos cuánticos y luego ampliar el sistema a cientos de millones de qubits.
Objetivo: ¿Cómo podemos superar estos desafíos?
Elizabeth Ruetsch: We need to overcome the error problem in quantum computations through innovations in quantum computing hardware and software.Se necesita más investigación para comprender los procesos de error en los sistemas cuánticos y cómo crear hardware resiliente.Al mismo tiempo, se necesitan avances en el software y cómo implementamos ciertos algoritmos a medida que alcanzamos los límites físicos de las capacidades de fabricación de chips.
Objetivo: ¿Cómo afectará/impactará la computación cuántica la relación de tecnología humana?¿Cómo afectará la vida cotidiana de las personas?
Elizabeth Ruetsch: It’s unlikely that people will have quantum computers at home that replace their classical computers.Más bien, piense en las computadoras cuánticas como una herramienta de investigación que tanto los investigadores como las industrias pueden usar.Afectará la vida cotidiana de las personas a través de las innovaciones en los sectores antes mencionados.
Objetivo: ¿Qué tendencias están surgiendo con la computación cuántica?¿Qué nuevos desarrollos hay en el horizonte?
Elizabeth Ruetsch: In addition to the state-of-the-art quantum computing technologies, there are several proposals for new types of quantum computing hardware such as photonic quantum computers or quantum computers based on neutral atoms that are highly anticipated.Además, los investigadores de todo el campo están trabajando duro en el desarrollo de algoritmos que pueden aumentar el rendimiento de las ruidosas computadoras cuánticas de escala intermedia para lograr avances de computación cuántica.
Objetivo: ¿Cómo son las comunicaciones cuánticas?
Elizabeth Ruetsch: In practice, most quantum communications look similar to their classical counterparts for fibre optic communications.En general, las comunicaciones cuánticas tienen requisitos más estrictos en el rendimiento y son más susceptibles a los efectos ambientales.Por lo tanto, un desafío importante es crear repetidores cuánticos seguros para superar los desafíos en la implementación de una red cuántica en nuestra vida cotidiana..
Objetivo: ¿Cuál es la ventaja de Quantum en las comunicaciones?
Elizabeth Ruetsch: The advantage is secure communications and the ability to distribute entanglement.Enredar es un efecto mecánico cuántico que ayuda a la capacidad de los cálculos y la detección mejorados.Una red cuántica podría distribuir enredos para que pudiéramos crear redes de sensores cuánticos o redes de computadoras cuánticas.Al igual que cómo hay grupos de CPU para la computación distribuida, podríamos crear un clúster QPU distribuido para el cálculo cuántico.
Objetivo: ¿Podría 7G ser cuántico?
Elizabeth Ruetsch: Unlikely.Quantum generalmente nunca es más rápido, sino que es más eficiente.Por ejemplo, una computadora clásica puede dividir dos números sustancialmente más rápido que una computadora cuántica.Es solo mediante el uso de subrutinas de eficiencia cuántica que Quantum obtiene una ventaja.Esperar un aumento de velocidad al ir a Quantum no es realista.
Objetivo: ¿Cómo se ve la línea de tiempo para la computación cuántica?
Elizabeth Ruetsch: This is a very difficult question to answer as the problems we face today are not certain to have a definite solution.Si nuestros esfuerzos de investigación y desarrollo continúan teniendo éxito, posiblemente podríamos mirar una escala de tiempo de diez años.Sin embargo, si encontramos nuevos desafíos o no encontramos formas adecuadas de superar el problema de error en la computación cuántica, en realidad nunca podríamos llegar allí, y en su lugar reenfocamos nuestros esfuerzos en objetivos más alcanzables, como la construcción de simuladores cuánticos que resuelven problemas más específicos (comoopuesto a construir computadoras cuánticas de propósito general).
Objetivo: ¿Qué regiones del mundo considera que Keysight es más activa en la computación cuántica?
Elizabeth Ruetsch: We are excited to see quantum computing start-ups and industry giants such as IBM and Google build up major quantum computing efforts across the world.Si bien los principales actores de la industria tienen su base en América del Norte, se pueden ver cada vez más compromiso en Europa, Asia y Oceanía..Sorprendentemente, la computación cuántica se ha convertido en una búsqueda global, y estamos encantados de ser parte de ella.
Objetivo: con muchas compañías que aún buscan generar ingresos de tecnologías disruptivas como 5G, AI/ML, Cloud, etc.., ¿Cuál será el mejor momento para implementar la computación cuántica?
Elizabeth Ruetsch: The revenue potential of quantum computing is complementary to other disruptive technologies and offers potential advancements across various fields in industry and research.Creo que tan pronto como la tecnología se vuelva viable, se implementará con éxito y generará grandes cantidades de ingresos para cualquier industria que tenga una participación en ella..
