Los enfrentamientos de ventaja cuántica no tienen ganadores claros

El mes pasado, los físicos en la startup Xanadu con sede en Toronto publicó un curioso experimento en naturaleza en el que generaron números aparentemente aleatorios. Durante la pandemia, construyeron una máquina de sobremesa llamada Borealis, que consta de láseres, espejos y más de un kilómetro de fibra óptica. Dentro de Borealis, 216 haces de luz infrarroja rebotaron a través de una complicada crimson de prismas. Luego, una serie de detectores contaron el número de fotones en cada haz después de atravesar los prismas. En última instancia, la máquina generó 216 números a la vez, un número correspondiente al recuento de fotones en cada haz respectivo.

Borealis es una computadora cuántica y, según los investigadores de Xanadu, esta tirada de dados impulsada por láser está más allá de la capacidad de la computación clásica o no cuántica. Borealis tardó 36 microsegundos en generar un conjunto de 216 números a partir de una distribución estadística complicada. Estimaron que a Fugaku, la supercomputadora más poderosa en el momento del experimento, le llevaría un promedio de 9.000 años producir un conjunto de números de la misma distribución.

El experimento es el último de una serie de demostraciones de la llamada ventaja cuántica, donde una computadora cuántica derrota a una supercomputadora de última generación en una tarea específica. El experimento “empuja los límites de las máquinas que podemos construir”, cube el físico Nicolás Quesada, miembro del equipo de Xanadu que ahora trabaja en Polytechnique Montréal.

“Este es un gran avance tecnológico”, cube Laura García-Álvarez de la Universidad Tecnológica de Chalmers en Suecia, quien no participó en el experimento. “Este dispositivo ha realizado un cálculo que se cree difícil para las computadoras clásicas. Pero no significa computación cuántica comercial útil”.

Entonces, ¿qué significa exactamente la afirmación de ventaja cuántica de Xanadu? John Preskill, físico de Caltech acuñó el concepto en 2011 como «supremacía cuántica», que ha descrito como «el punto en el que las computadoras cuánticas pueden hacer cosas que las computadoras clásicas no pueden, independientemente de si esas tareas son útiles». (Desde entonces, muchos investigadores en el campo cambiaron a llamarlo «ventaja cuántica» para evitar ecos de «supremacía blanca». El artículo de Xanadu en realidad lo llama «ventaja computacional cuántica» porque piensan que «ventaja cuántica» implica que la computadora realizó un tarea útil, cosa que no sucedió).

Las palabras de Preskill sugirieron que lograr una ventaja cuántica sería un punto de inflexión que marcaría el comienzo de una nueva period tecnológica en la que los físicos comenzarían a idear tareas útiles para las computadoras cuánticas. De hecho, la gente anticipó el hito con tanta vehemencia que la primera afirmación de una computadora cuántica superando a una computadora clásica…por investigadores de Google en 2019—se filtró.

Pero a medida que más investigadores reclaman una ventaja cuántica para sus máquinas, el significado del logro se vuelve más turbio. Por un lado, la ventaja cuántica no marca el remaining de una carrera entre las computadoras cuánticas y las clásicas. es el comienzo

Cada afirmación de ventaja cuántica ha provocado que otros investigadores desarrollen más rápido algoritmos clásicos para desafiar esa afirmación. En el caso de Google, sus investigadores realizaron un experimento de generación de números aleatorios related al de Xanadu. Ellos escribieron que a una supercomputadora de última generación le tomaría 10,000 años generar una colección de números, mientras que a su computadora cuántica le tomó solo 200 segundos. Un mes después, investigadores de IBM argumentos que usó Google el algoritmo clásico incorrecto para la comparación, y que una supercomputadora debería tomar solo 2,5 días. En 2021, un equipo que utilizó la supercomputadora Sunway TaihuLight en China demostró que podría completar la tarea en 304 segundos—solo un cabello más lento que la computadora cuántica de Google. Una supercomputadora aún más grande podría ejecutar el algoritmo en decenas de segundos, cube el físico Pan Zhang de la Academia China de Ciencias. Eso volvería a poner a la computadora clásica en la cima.