En 2019, Google anunció con orgullo que había logrado lo que los investigadores de computación cuántica habían buscado durante años: la prueba de que la técnica esotérica podía superar a las tradicionales. Pero esta demostración de «supremacía cuántica» está siendo cuestionada por investigadores que afirman haber superado a Google en una supercomputadora relativamente normal.
Para ser claros, nadie dice que Google mintió o tergiversó su trabajo: la investigación minuciosa e innovadora que condujo al anuncio de la supremacía cuántica en 2019 sigue siendo muy importante. Pero si este nuevo documento es correcto, la competencia de computación clásica versus cuántica sigue siendo un juego de cualquiera.
Puede leer la historia completa de cómo Google llevó la cuántica de la teoría a la realidad en el artículo original, pero aquí está la versión muy corta. Las computadoras cuánticas como Sycamore no son mejores que las computadoras clásicas en nada todavía, con la posible excepción de una tarea: simular una computadora cuántica.
Suena como una evasión, pero el objetivo de la supremacía cuántica es mostrar la viabilidad del método al encontrar incluso una tarea muy específica y extraña que pueda hacer mejor que incluso la supercomputadora más rápida. Porque eso pone el pie cuántico en la puerta para expandir esa biblioteca de tareas. Quizás al final todas las tareas sean más rápidas en cuanto a cuántica, pero para los propósitos de Google en 2019, solo una lo fue, y mostraron cómo y por qué con gran detalle.
Ahora, un equipo de la Academia de Ciencias de China dirigido por Pan Zhang ha publicado un artículo que describe una nueva técnica para simular una computadora cuántica (específicamente, ciertos patrones de ruido que emite) que parece tomar una pequeña fracción del tiempo estimado para la clásica. cómputo para hacerlo en 2019.
Al no ser un experto en computación cuántica ni un profesor de física estadística, solo puedo dar una idea general de la técnica Zhang et al. usó. Presentaron el problema como una gran red 3D de tensores, con los 53 qubits en Sycamore representados por una cuadrícula de nodos, extruidos 20 veces para representar los 20 ciclos por los que pasaron las puertas de Sycamore en el proceso simulado. Luego, se calcularon las relaciones matemáticas entre estos tensores (cada uno con su propio conjunto de vectores interrelacionados) utilizando un grupo de 512 GPU.
Una ilustración del artículo de Zhang que muestra una representación visual de la matriz de tensores 3D que usaron para simular las operaciones cuánticas de Sycamore. Créditos de imagen: Pan Zhang et al.
En el artículo original de Google, se estimó que realizar esta escala de simulación en la supercomputadora más poderosa disponible en ese momento (Summit en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge) tomaría alrededor de 10,000 años, aunque para ser claros, esa era su estimación de 54 qubits haciendo 25 ciclos; 53 qubits haciendo 20 es considerablemente menos complejo, pero aun así tardaría unos pocos años según su estimación.
El grupo de Zhang afirma haberlo hecho en 15 horas. Y si tuvieran acceso a una supercomputadora adecuada como Summit, podría lograrse en unos pocos segundos, más rápido que Sycamore. Su artículo se publicará en la revista Physical Review Letters; Puedes leerlo aquí (PDF).
Estos resultados aún no han sido examinados y replicados por completo por los expertos en este tipo de cosas, pero no hay razón para pensar que se trata de algún tipo de error o engaño. Google incluso admitió que la batuta puede pasarse varias veces antes de que la supremacía esté firmemente establecida, ya que es increíblemente difícil construir y programar computadoras cuánticas mientras que las clásicas y su software se mejoran constantemente. (Al principio, otros en el mundo cuántico se mostraron escépticos de sus afirmaciones, pero algunos son competidores directos).
Google ofreció el siguiente comentario reconociendo la marcha del progreso aquí:
En nuestro artículo de 2019, dijimos que los algoritmos clásicos mejorarían (de hecho, Google inventó el método utilizado aquí para la simulación de circuitos aleatorios en 2017 y los métodos para cambiar la fidelidad por costos computacionales en 2018 y 2019), pero el punto clave es que la tecnología cuántica la tecnología mejora exponencialmente más rápido. Por lo tanto, no creemos que este enfoque clásico pueda seguir el ritmo de los circuitos cuánticos en 2022 y más allá, a pesar de las mejoras significativas en los últimos años.
Como el científico cuántico de la Universidad de Maryland, Dominik Hangleiter, le dijo a Science, esto no es un ojo morado para Google o un golpe de gracia para la cuántica en general de ninguna manera: «El experimento de Google hizo lo que se suponía que debía hacer, comenzar esta carrera».
Google bien puede contraatacar con nuevas afirmaciones propias; tampoco se ha quedado quieto. Pero el hecho de que incluso sea competitivo es una buena noticia para todos los involucrados; esta es un área apasionante de la computación y el trabajo como el de Google y el de Zhang continúa elevando el nivel para todos.