Supremacía cuántica

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La supremacía cuántica es la capacidad potencial de los dispositivos de computación cuántica para resolver problemas que los ordenadores clásicos prácticamente no pueden resolver[1]​. La ventaja cuántica es el potencial para resolver problemas más rápidamente. En términos teóricos de complejidad computacional, esto generalmente significa proporcionar una aceleración superpolinomial sobre el algoritmo clásico más conocido o posible[2]​. El término fue popularizado originalmente por John Preskill[1]​ pero el concepto de ventaja computacional cuántica, específicamente para simular sistemas cuánticos, se remonta a las propuestas de computación cuántica de Yuri Manin (1980)[3]​ y Richard Feynman (1981)[4]​.

El algoritmo de Shor para la factorización de números enteros, que se ejecuta en tiempo polinomial en un ordenador cuántico, proporciona tal aceleración superpolinomial sobre el algoritmo clásico más conocido[5]​. Aunque aún no se ha demostrado, se cree que el factoraje es difícil utilizando recursos clásicos. La dificultad de probar lo que no se puede hacer con la computación clásica es un problema común para demostrar definitivamente la supremacía cuántica. También afecta la propuesta de muestreo de bosón de Aaronson y Arkhipov,[6]​ los problemas frustrados especializados de bucle de racimo de D-Wave,[7]​ y el muestreo de la salida de circuitos cuánticos aleatorios[8]​ .

Al igual que los números enteros de factoring, se cree que el muestreo de las distribuciones de salida de los circuitos cuánticos aleatorios es difícil para los ordenadores clásicos basándose en suposiciones razonables de complejidad[9]​. Google anunció anteriormente planes para demostrar la supremacía cuántica antes de finales de 2017 resolviendo este problema con una serie de 49 qubits superconductores.En octubre de 2017, IBM demostró la simulación de 56 qubits en un superordenador convencional, aumentando el número de qubits necesarios para la supremacía cuántica[10]​. En noviembre de 2018, Google anunció una asociación con la NASA que "analizaría los resultados de los circuitos cuánticos que se ejecutan en los procesadores cuánticos de Google, y... proporcionan comparaciones con la simulación clásica tanto para ayudar a Google a validar su hardware como para establecer una línea de base para la supremacía cuántica"[11]​. El trabajo teórico publicado en 2018 sugiere que la supremacía cuántica debería ser posible con una "red bidimensional de 7x7 qubits y alrededor de 40 ciclos de reloj" si las tasas de error pueden ser lo suficientemente bajas.[12]​ El 21 de junio de 2019, Scientific American sugirió que la supremacía cuántica podría ocurrir en 2019, según la ley de Neven[13]​.


El 20 de septiembre de 2019, el Financial Times publicó por primera vez "Google afirma haber alcanzado la supremacía cuántica"[14]​.

El 23 de octubre de 2019, la revista Nature publicó que Google había conseguido alcanzar, oficialmente, la supremacía cuántica[15]​.

Referencias[editar]

  1. a b Preskill, John (26 de marzo de 2012). «Quantum computing and the entanglement frontier». arXiv:1203.5813  [quant-ph]. 
  2. Papageorgiou, Anargyros; Traub, Joseph F. (12 de agosto de 2013). «Measures of quantum computing speedup». Physical Review A 88 (2): 022316. Bibcode:2013PhRvA..88b2316P. ISSN 1050-2947. arXiv:1307.7488. doi:10.1103/PhysRevA.88.022316. 
  3. Manin, Yu. I. (1980). Vychislimoe i nevychislimoe [Computable and Noncomputable] (en russian). Sov.Radio. pp. 13-15. Archivado desde el original el 10 de mayo de 2013. Consultado el 4 de marzo de 2013. 
  4. Feynman, Richard P. (1 de junio de 1982). «Simulating Physics with Computers». International Journal of Theoretical Physics 21 (6–7): 467-488. Bibcode:1982IJTP...21..467F. ISSN 0020-7748. doi:10.1007/BF02650179.  Parámetro desconocido |citeseerx= ignorado (ayuda)
  5. Shor, P. (1 de enero de 1999). «Polynomial-Time Algorithms for Prime Factorization and Discrete Logarithms on a Quantum Computer». SIAM Review 41 (2): 303-332. Bibcode:1999SIAMR..41..303S. ISSN 0036-1445. arXiv:quant-ph/9508027. doi:10.1137/S0036144598347011. 
  6. Aaronson, Scott; Arkhipov, Alex (2011). «The Computational Complexity of Linear Optics». Proceedings of the Forty-third Annual ACM Symposium on Theory of Computing. STOC '11 (New York, NY, USA: ACM). pp. 333-342. ISBN 9781450306911. arXiv:1011.3245. doi:10.1145/1993636.1993682. 
  7. King, James; Yarkoni, Sheir; Raymond, Jack; Ozfidan, Isil; King, Andrew D.; Nevisi, Mayssam Mohammadi; Hilton, Jeremy P.; McGeoch, Catherine C. (17 de enero de 2017). «Quantum Annealing amid Local Ruggedness and Global Frustration». arXiv:1701.04579  [quant-ph]. 
  8. Aaronson, Scott; Chen, Lijie (18 de diciembre de 2016). «Complexity-Theoretic Foundations of Quantum Supremacy Experiments». arXiv:1612.05903  [quant-ph]. 
  9. «Google Plans to Demonstrate the Supremacy of Quantum Computing». IEEE Spectrum: Technology, Engineering, and Science News. Consultado el 11 de enero de 2018. 
  10. «Google's quantum computing plans threatened by IBM curveball». 20 de octubre de 2017. Consultado el 22 de octubre de 2017. 
  11. Harris, Mark. «Google has enlisted NASA to help it prove quantum supremacy within months». MIT Technology Review (en inglés). Consultado el 30 de noviembre de 2018. 
  12. Boixo, Sergio; Isakov, Sergei V.; Smelyanskiy, Vadim N.; Babbush, Ryan; Ding, Nan; Jiang, Zhang; Bremner, Michael J.; Martinis, John M. et al. (23 de abril de 2018). «Characterizing quantum supremacy in near-term devices». Nature Physics 14 (6): 595-600. arXiv:1608.00263. doi:10.1038/s41567-018-0124-x. 
  13. https://www.scientificamerican.com/article/a-new-law-suggests-quantum-supremacy-could-happen-this-year/ A New "Law" Suggests Quantum Supremacy Could Happen This Year], Scientific American, Daily Digest, June 21, 2019
  14. [1],Financial times , Sept 2019
  15. Arute, Frank; Arya, Kunal; Babbush, Ryan; Bacon, Dave; Bardin, Joseph C.; Barends, Rami; Biswas, Rupak; Boixo, Sergio et al. (2019-10). «Quantum supremacy using a programmable superconducting processor». Nature (en inglés) 574 (7779): 505-510. ISSN 1476-4687. doi:10.1038/s41586-019-1666-5. Consultado el 25 de octubre de 2019.