De todos los estribillos comunes en el mundo de la computación, la frase «si tan solo el software alcanzara al hardware» probablemente ocuparía un lugar bastante alto. Y, sin embargo, el software a veces se pone al día con el hardware. De hecho, parece que esta vez, el software puede llegar a desbloquear cálculos cuánticos para computadoras clásicas. Eso es según los investigadores del Centro RIKEN para Computación Cuántica, Japón, que publicaron un trabajo sobre un algoritmo que acelera significativamente una carga de trabajo de computación cuántica específica. Más significativamente, la carga de trabajo en sí misma, llamada operadores de evolución temporal – tiene aplicaciones en la física de la materia condensada y la química cuántica, dos campos que pueden desbloquear nuevos mundos dentro del nuestro.
Normalmente, un algoritmo mejorado no estaría completamente fuera de lo común; las actualizaciones están en todas partes, después de todo. Cada actualización de aplicación, actualización de software o actualización de firmware trae esencialmente un código revisado que resuelve problemas o mejora el rendimiento (con suerte). Y los algoritmos mejorados son buenos, como puede atestiguar cualquier persona con una tarjeta gráfica de AMD o NVIDIA. Pero seamos realistas: estamos acostumbrados a estar decepcionados con las actualizaciones de rendimiento.
Y, sin embargo, en este caso, las ganancias de rendimiento son extraordinarias. En verdad, los resultados difícilmente podrían ser más impresionantes. A través del algoritmo mejorado (en sí mismo un híbrido de métodos cuánticos y clásicos), las futuras computadoras cuánticas se pueden hacer más simples de lo que creíamos posible: podrán abordar problemas más grandes antes de lo que esperábamos y a un costo menor. Pero las ganancias de rendimiento no se detienen ahí. Podrían hacer posible que las máquinas convencionales procesen los grados de complejidad que supuestamente solo una computadora cuántica podría resolver.
“Los operadores de evolución temporal son enormes cuadrículas de números que describen los comportamientos complejos de los materiales cuánticos”, explicó Kaoru Mizuta del Centro RIKEN para Computación Cuántica. «Son de gran importancia porque le dan a las computadoras cuánticas una aplicación muy práctica: una mejor comprensión de la química cuántica y la física de los sólidos».
La mejora del algoritmo elimina la técnica de trotterización de las computadoras cuánticas implementadas hasta ahora, una que ya se sospechaba que era insostenible para escalar a largo plazo. Eso se debe a que la técnica requiere una enorme cantidad de puertas cuánticas, y cada puerta requiere una cantidad variable de qubits programados para realizar una función determinada. Incluso la QPU (Unidad de procesamiento cuántico) Condor de 1.121 qubits de IBM, que se lanzará este año, tendría dificultades para habilitar tantas puertas cuánticas como se espera que Trotterization requiera para cargas de trabajo que realmente significan algo en la computación cuántica. términos.
No, la computación cuántica no ocurrirá en nuestros teléfonos inteligentes. En cierto modo, los refrigeradores superconductores de hoy podrían compararse con el ENIAC anterior al surgimiento de los microchips integrados. O pasar de ese punto al equivalente de las CPU más rápidas de la actualidad o las mejores GPU. Ese es el camino que tenemos por delante para la cuántica, uno en el que todavía suena el tiro inicial.