Las computadoras cuánticas prometen aceleraciones exponenciales para ciertos problemas, con aplicaciones potenciales en áreas que van desde el descubrimiento de fármacos hasta nuevos materiales para baterías. Pero la computación cuántica aún se encuentra en sus primeras etapas, por lo que estos son objetivos a largo plazo. Sin embargo, existen emocionantes hitos intermedios en el camino hacia la construcción de un dispositivo útil. Uno que actualmente recibe mucha atención es la "ventaja cuántica", donde una computadora cuántica realiza una tarea más allá de las capacidades incluso de las supercomputadoras más poderosas del mundo.
El trabajo experimental de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) fue el primero en afirmar una ventaja cuántica utilizando fotones, partículas de luz, en un protocolo llamado "Muestreo de bosones gaussianos" (GBS). Su artículo afirmaba que el experimento, realizado en 200 segundos, tardaría 600 millones de años en simularse en la supercomputadora más grande del mundo.
Aceptando el desafío, un equipo de Quantum Engineering Technology Labs (QET Labs) de la Universidad de Bristol, en colaboración con investigadores del Imperial College London y Hewlett Packard Enterprise, ha reducido este tiempo de simulación a solo unos meses, un factor de aceleración de alrededor de mil millones.
Su artículo "El límite de la ventaja cuántica en el muestreo de bosones gaussianos", publicado hoy en la revista Science Advances, llega en un momento en que otros enfoques experimentales que afirman la ventaja cuántica, como los del equipo de computación cuántica de Google, también están liderando a algoritmos clásicos mejorados para simular estos experimentos.
El primer autor conjunto, Jake Bulmer, estudiante de doctorado en QET Labs, dijo: "Hay una carrera emocionante en la que, por un lado, los investigadores están tratando de construir sistemas de computación cuántica cada vez más complejos que, según afirman, no pueden ser simulados por computadoras convencionales. . Al mismo tiempo, investigadores como nosotros estamos mejorando los métodos de simulación para que podamos simular estas máquinas supuestamente imposibles de simular”.
“A medida que los investigadores desarrollen experimentos a mayor escala, buscarán hacer afirmaciones de ventajas cuánticas en relación con las simulaciones clásicas. Nuestros resultados proporcionarán un punto de comparación esencial para establecer el poder computacional de futuros experimentos GBS”, dijo el primer autor conjunto, Bryn Bell, investigador Marie Curie en el Imperial College London, ahora ingeniero cuántico sénior en Oxford Quantum Circuits.
Los métodos del equipo no explotan ningún error en el experimento, por lo que el siguiente paso de la investigación es combinar sus nuevos métodos con técnicas que explotan las imperfecciones del experimento del mundo real. Esto aceleraría aún más el tiempo de simulación y generaría una mayor comprensión de qué áreas requieren mejoras.
“Estos experimentos de ventaja cuántica representan un tremendo logro de la física y la ingeniería. Como investigador, es emocionante contribuir a la comprensión de dónde surge la complejidad computacional de estos experimentos. Nos sorprendió la magnitud de las mejoras que logramos: ¡no es frecuente que pueda afirmar encontrar una mejora de mil millones de veces!” dijo Jake Bulmer.
Anthony Laing, codirector de QET Labs y autor del trabajo, dijo: “A medida que desarrollamos tecnologías de computación cuántica más sofisticadas, este tipo de trabajo es vital. Nos ayuda a comprender el listón que debemos superar antes de que podamos comenzar a resolver los problemas de energía limpia y atención médica que nos afectan a todos. El trabajo es un gran ejemplo de trabajo en equipo y colaboración entre los investigadores del Quantum Computing and Simulation Hub del Reino Unido y Hewlett Packard Enterprise”.
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Laboratorios de tecnología de ingeniería cuántica (QET Labs)
Los QET Labs de la Universidad de Bristol se lanzaron en abril de 2015 y abarcan la actividad de más de 100 académicos, personal y estudiantes. El objetivo es maximizar las oportunidades de nuevos descubrimientos científicos que sustentan el desarrollo de la ingeniería y la tecnología. Los laboratorios QET reúnen al Centro de Ingeniería Cuántica para la Formación de Doctorado (QE-CDT), el Centro Empresarial de Tecnología Cuántica (QTEC) y los equipos de investigación de su personal. y estudiantes Trabajando juntos, nuestro objetivo es transformar la ciencia en demostradores de conceptos reales e innovación empresarial que será el trampolín para el éxito comercial de las tecnologías cuánticas.Bristol Quantum Information Institute
La información cuántica y su traducción a tecnologías es una de las actividades de investigación más emocionantes en ciencia y tecnología en la actualidad. Durante mucho tiempo a la vanguardia de la creciente actividad mundial en esta área, el Instituto de Información Cuántica de Bristol cristaliza nuestra investigación en todo el espectro, desde la teoría hasta la tecnología. Con nuestro equipo interdisciplinario de expertos, incluidos los fundadores del campo, tenemos experiencia en todas las áreas principales de la ciencia de la información cuántica teórica y en la experimentación. Fomentamos las alianzas con el sector privado y brindamos una excelente enseñanza y capacitación para la futura generación de científicos e ingenieros cuánticos y los prototipos del mañana.
La informática cuántica & Centro de simulación
La informática cuántica & Simulation Hub (QCS) es una colaboración entre 17 universidades del Reino Unido, que trabaja con una extensa red de socios académicos, industriales y gubernamentales. Es uno de los cuatro centros del Programa Nacional de Tecnologías Cuánticas del Reino Unido, que representa mil millones de libras esterlinas de inversión pública y privada para acelerar la traducción de las tecnologías cuánticas al mercado. El Hub se centra en los desafíos de investigación críticos para la computación cuántica, en una amplia gama de disciplinas de hardware y software. Además de abordar los desafíos técnicos para proporcionar computación cuántica y simulación a escala, el Centro se relaciona con industrias, usuarios finales, gobiernos y ciudadanos para ayudar al Reino Unido a estar "preparado para la tecnología cuántica". Para obtener más información, visite https://www.qcshub.org
