\n
Un equipo de investigadores de IBM en asociaci\u00f3n con UC Berkeley y la Universidad de Purdue han logrado extraer computaci\u00f3n cu\u00e1ntica \u00fatil de una de las computadoras NISQ (Noisy Intermediate Scale Quantum) actuales. El equipo utiliz\u00f3 una de las \u00faltimas Unidades de Procesamiento Cu\u00e1ntico (QPU) de IBM, Eagle, para realizar c\u00e1lculos que se esperaba fallaran en medio del ruido qubit. Sin embargo, al utilizar un mecanismo de retroalimentaci\u00f3n inteligente entre la QPU Eagle de 127 qubits de IBM y las supercomputadoras con UC Berkeley y la Universidad de Purdue, IBM logr\u00f3 demostrar que pod\u00eda obtener resultados \u00fatiles de una QPU ruidosa. La puerta a la utilidad cu\u00e1ntica est\u00e1 abierta, y estamos mucho antes de lo esperado.<\/p>\n
Nuestras computadoras cu\u00e1nticas de la era NISQ est\u00e1n conectadas a nuestras supercomputadoras est\u00e1ndar: las m\u00e1quinas m\u00e1s poderosas conocidas por la humanidad, capaces de realizar billones de operaciones por segundo. Por poderosos que sean, es una verdad universal que cuando dos sujetos est\u00e1n atados juntos, solo se mueven tan r\u00e1pido como lo permite el m\u00e1s lento de ellos. Y la supercomputadora ya estaba al l\u00edmite para este experimento, utilizando t\u00e9cnicas avanzadas para mantenerse al d\u00eda con la complejidad de la simulaci\u00f3n.<\/p>\n\nCuando la simulaci\u00f3n de los qubits se volvi\u00f3 demasiado compleja para que la supercomputadora simplemente \u00abforzara brutamente\u00bb los resultados, los investigadores de UC Berkeley comenzaron a usar algoritmos de compresi\u00f3n: estados de red de tensor. Estos estados de red de tensores (matrices) son esencialmente cubos de datos, donde los n\u00fameros que componen los c\u00e1lculos se representan en un espacio tridimensional (x, y, z) que es capaz de manejar relaciones y vol\u00famenes de informaci\u00f3n m\u00e1s complejos que una soluci\u00f3n 2D m\u00e1s habitual. – piense en una simple tabla 2D de Excel (x, y) y en las muchas m\u00e1s filas que tendr\u00eda que buscar en esa configuraci\u00f3n si tuviera que considerar otro plano de informaci\u00f3n (z).<\/p>\n\n\n\u00abEl quid del trabajo es que ahora podemos usar los 127 qubits de Eagle para ejecutar un circuito bastante grande y profundo, y los n\u00fameros son correctos\u00bb.<\/p>kristan temme<\/cite><\/figcaption><\/blockquote>\n<\/figure>\nEsto significa que ya hay alguna utilidad que se puede extraer de las computadoras cu\u00e1nticas NISQ: hay asuntos en los que pueden producir resultados que estar\u00edan m\u00e1s all\u00e1 del alcance, al menos en t\u00e9rminos de tiempo y dinero, para las supercomputadoras est\u00e1ndar, o donde los aros necesarios para obtener esos resultados har\u00eda que el esfuerzo fuera mayor que la ganancia.<\/p>\n\n\n
\n
<\/picture><\/p>\n<\/div>\n<\/div>(Cr\u00e9dito de la imagen: IBM Quantum)<\/span><\/figcaption><\/figure>\nAhora hay un ir y venir entre las soluciones proporcionadas por nuestras computadoras cu\u00e1nticas de la era NISQ que cuentan con unos pocos cientos de qubits (en el mejor de los casos) y nuestras supercomputadoras est\u00e1ndar que cuentan con billones de transistores. A medida que aumenta la cantidad de qubits \u00fatiles disponibles, se explorar\u00e1n los circuitos con profundidades m\u00e1s profundas de 60 utilizados en el documento. A medida que aumenta la cantidad y la calidad de los qubits, las supercomputadoras est\u00e1ndar tambi\u00e9n tendr\u00e1n que mantenerse al d\u00eda, procesando los n\u00fameros y verificando una cola tan profunda como sea posible de los resultados de la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica.<\/p>\n
\u201cInmediatamente se\u00f1ala la necesidad de nuevos m\u00e9todos cl\u00e1sicos\u201d,<\/em> dijo Anand. Y ya est\u00e1n investigando esos m\u00e9todos. \u00abAhora, nos preguntamos si podemos tomar el mismo concepto de mitigaci\u00f3n de errores y aplicarlo a las simulaciones de redes de tensores cl\u00e1sicas para ver si podemos obtener mejores resultados cl\u00e1sicos\u00bb.<\/em><\/p>\nEsencialmente, cuanto m\u00e1s exactamente pueda predecir c\u00f3mo evoluciona el ruido en su sistema cu\u00e1ntico, mejor sabr\u00e1 c\u00f3mo ese ruido envenena los resultados correctos. La forma en que aprendes a predecir algo es simplemente pincharlo y observar lo que sucede tantas veces como para que puedas identificar las palancas que lo hacen funcionar. <\/p>\n
Algunas de estas palancas tienen que ver con c\u00f3mo y cu\u00e1ndo activa sus qubits (algunos circuitos usan m\u00e1s qubits, otros requieren que esos qubits se organicen en puertas m\u00e1s o menos cu\u00e1nticas, con enredos m\u00e1s complejos entre ciertos qubits…) Los investigadores de IBM tuvieron que aprender con precisi\u00f3n cu\u00e1nto y qu\u00e9 ruido result\u00f3 al mover cada una de estas perillas dentro de su Quantum Eagle de 127 qubits, porque si sabe c\u00f3mo introducir ruido, entonces comienza a controlarlo. Si comprende c\u00f3mo aparece en primer lugar, puede explicarlo, lo que a su vez le permite intentar prevenir o aprovechar que eso suceda.<\/p>\n
Pero si solo est\u00e1 ejecutando c\u00e1lculos en su computadora ruidosa, \u00bfc\u00f3mo puede saber que esos c\u00e1lculos son correctos? Ah\u00ed es donde intervienen las supercomputadoras est\u00e1ndar y la b\u00fasqueda de una verdad b\u00e1sica.<\/p>\n
El equipo de IBM obtuvo acceso a dos supercomputadoras: el Centro Nacional de Computaci\u00f3n Cient\u00edfica de Investigaci\u00f3n Energ\u00e9tica (NERSC) del Laboratorio Nacional de Berkeley y la supercomputadora Anvil financiada por la NSF en la Universidad de Purdue. Estas supercomputadoras calcular\u00edan las mismas simulaciones cu\u00e1nticas que IBM ejecut\u00f3 en su Eagle QPU de 127 qubits, divididas seg\u00fan sea necesario dentro de ellas y de manera que permitan la comparaci\u00f3n de ambos resultados de las supercomputadoras. Ahora, tiene una verdad b\u00e1sica: la soluci\u00f3n que sabe que es correcta, lograda y verificada por supercomputadoras est\u00e1ndar. Ahora la luz es verde para comparar tus resultados ruidosos con los correctos.<\/p>\n
\u201cIBM le pregunt\u00f3 a nuestro grupo si estar\u00edamos interesados \u200b\u200ben llevar adelante el proyecto, sabiendo que nuestro grupo se especializaba en las herramientas computacionales necesarias para este tipo de experimentos\u201d.<\/em> dijo el investigador graduado Sajant Anand de UC Berkeley. \u00abPens\u00e9 que era un proyecto interesante, al principio, pero no esperaba que los resultados fueran como lo fueron\u00bb.<\/em><\/p>\nEntonces es \u00absolo\u00bb una cuesti\u00f3n de resolver un acertijo de \u00abencontrar las diferencias\u00bb: una vez que se da cuenta de c\u00f3mo exactamente la presencia de ruido sesg\u00f3 los resultados, puede compensar su presencia y obtener la misma \u00abverdad fundamental\u00bb que estaba presente en el resultados de las supercomputadoras est\u00e1ndar. IBM llama a esta t\u00e9cnica Zero Noise Extrapolation (ZNE).<\/p>\n
Es un proceso simbi\u00f3tico: el equipo de IBM responsable del art\u00edculo tambi\u00e9n busca llevar sus t\u00e9cnicas de mitigaci\u00f3n de errores, y equivalentes a la extrapolaci\u00f3n de ruido cero, a las supercomputadoras est\u00e1ndar. Entre el aumento de potencia bruta de los desarrollos de hardware m\u00e1s recientes y las optimizaciones de algoritmos y t\u00e9cnicas (como el uso de algoritmos de compresi\u00f3n inteligente), la potencia bruta de supercomputaci\u00f3n crecer\u00e1, permiti\u00e9ndonos verificar nuestro trabajo de computaci\u00f3n cu\u00e1ntica un poco m\u00e1s en la era de post -Ordenadores cu\u00e1nticos NISQ y su despliegue de correcci\u00f3n de errores cu\u00e1nticos. <\/p>\n
Ese es el momento en que la cuerda se rompe, y la cu\u00e1ntica estar\u00e1 relativamente libre de la necesidad de verificar sus resultados con t\u00e9cnicas cl\u00e1sicas. Eso es lo que est\u00e1 ralentizando la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica (m\u00e1s all\u00e1 de la ausencia de correcci\u00f3n de errores que permitir\u00e1 que los qubits realicen los c\u00e1lculos por s\u00ed mismos, por supuesto).<\/p>\n
En una entrevista con Tom’s Hardware para este art\u00edculo, el Dr. Abhinav Kandala, gerente de Quantum Capabilities and Demonstrations en IBM Quantum, lo expres\u00f3 maravillosamente:<\/p>\n\n\n\u00ab… Aunque tenga una versi\u00f3n ruidosa de ese estado, puede medir qu\u00e9 propiedades tendr\u00eda ese estado en ausencia de ruido\u00bb.<\/p>Dr. Abhinav Kandala<\/cite><\/figcaption><\/blockquote>\n<\/figure>\nExcepto con cu\u00e1ntica, puede aumentar la complejidad del problema m\u00e1s all\u00e1 de lo que pueden manejar las supercomputadoras, y dado que ha modelado correctamente c\u00f3mo el ruido afecta el sistema, a\u00fan puede realizar los pasos de limpieza en sus resultados ruidosos… con cierto grado de confianza. Cuanto m\u00e1s se aleje de los resultados \u00abconclusivamente veraces\u00bb proporcionados por las supercomputadoras est\u00e1ndar, m\u00e1s probable es que introduzca errores fatales en los c\u00e1lculos que no fueron (y no pudieron ser) contabilizados en su modelo de ruido.<\/p>\n
Pero si bien puede confiar en sus resultados, en realidad ha proporcionado capacidades de procesamiento cu\u00e1ntico que son \u00fatiles y van m\u00e1s all\u00e1 de lo que se puede lograr con las m\u00e1quinas de Turing cl\u00e1sicas de generaci\u00f3n actual, como la supercomputadora de Berkeley. Tambi\u00e9n va m\u00e1s all\u00e1 de lo que se cre\u00eda posible en nuestras computadoras actuales de la era NISQ (Noisy Intermediate Stage Quantum). Y da la casualidad de que muchos algoritmos dise\u00f1ados para dispositivos cu\u00e1nticos a corto plazo podr\u00edan caber dentro de los 127 qubits en Eagle QPU de IBM, que puede ofrecer profundidades de circuito superiores a 60 pasos \u00abvalor\u00bb de puertas cu\u00e1nticas.<\/p>\n\n\n
\n
(Cr\u00e9dito de la imagen: IBM Quantum)<\/span><\/figcaption><\/figure>\nEl Dr. Kandala luego agreg\u00f3: \u201cLo que estamos haciendo con la mitigaci\u00f3n de errores es ejecutar circuitos cu\u00e1nticos de profundidad corta y medir lo que se denominan valores esperados, medir las propiedades del estado, esto no es lo \u00fanico que la gente quiere hacer con las computadoras cu\u00e1nticas, \u00bfcierto? Me refiero a desbloquear todo el uno potencial necesita correcci\u00f3n de errores cu\u00e1nticos y el sentimiento predominante era que para hacer algo \u00fatil solo se puede acceder a eso una vez que se tiene una computadora cu\u00e1ntica con errores corregidos<\/em><\/p>\n\u201cLa pieza cr\u00edtica fue poder manipular el ruido m\u00e1s all\u00e1 del estiramiento del pulso\u201d,<\/em> dijo el Dr. Kandala. \u00abUna vez que eso comenz\u00f3 a funcionar, pudimos hacer extrapolaciones m\u00e1s complicadas que podr\u00edan suprimir el sesgo del ruido de una manera que no pod\u00edamos hacer antes\u00bb.<\/em><\/p>\nEs probable que ZNE se convierta en un elemento b\u00e1sico de cualquier enfoque de computaci\u00f3n cu\u00e1ntica: la mitigaci\u00f3n de errores es un requisito esencial para las computadoras NISQ propensas a errores que tenemos actualmente y probablemente se requerir\u00e1 incluso cuando lleguemos al umbral de la correcci\u00f3n de errores, un enfoque que ve ciertos qubits encargados de funciones relacionadas con la correcci\u00f3n de errores en los c\u00e1lculos de otros qubits.<\/p>\n
El trabajo realizado por IBM aqu\u00ed ya ha tenido un impacto en la hoja de ruta de la empresa: ZNE tiene esa cualidad atractiva de hacer mejores qubits a partir de los que ya podemos controlar dentro de una Unidad de procesamiento cu\u00e1ntico (QPU). Es casi como si tuvi\u00e9ramos un aumento de megahercios: m\u00e1s rendimiento (menos ruido) sin ninguna l\u00f3gica adicional. Podemos estar seguros de que estas lecciones se est\u00e1n considerando e implementando siempre que sea posible en el camino hacia un \u00abmill\u00f3n + qubits\u00bb.<\/p>\n
Tambi\u00e9n es dif\u00edcil ignorar c\u00f3mo este trabajo muestra que en realidad no hay una carrera entre cu\u00e1ntico y cl\u00e1sico: el futuro es de hecho Fusion, para jugar un poco con la moto de AMD de anta\u00f1o. Que Fusion ver\u00e1 elementos inform\u00e1ticos espec\u00edficos que aborden necesidades de procesamiento espec\u00edficas. Cada problema, por complejo que sea, tiene su herramienta, desde la cl\u00e1sica hasta la cu\u00e1ntica; y el ingenio humano exige que sobresalgamos en el uso de todos los nuestros.<\/p>\n
Esa cuerda proverbial entre las supercomputadoras est\u00e1ndar y las computadoras cu\u00e1nticas solo se extiende hasta cierto punto, pero IBM est\u00e1 encontrando formas cada vez m\u00e1s inteligentes de extender su longitud. Gracias a esta investigaci\u00f3n, las computadoras cu\u00e1nticas ya est\u00e1n comenzando a ver un poco m\u00e1s adelante. Quiz\u00e1s el Dr. Kandala pueda ver lo que espera antes de lo que espera: el campo de juego de la utilidad cu\u00e1ntica ahora est\u00e1 abierto antes de lo previsto. Veamos qu\u00e9 pueden hacer los humanos dentro de \u00e9l, \u00bfde acuerdo?<\/p>\n<\/div>\n
Source link-41<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Un equipo de investigadores de IBM en asociaci\u00f3n con UC Berkeley y la Universidad de Purdue han logrado extraer computaci\u00f3n cu\u00e1ntica \u00fatil de una de las computadoras NISQ (Noisy Intermediate…<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":712811,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[21980],"tags":[133,27465,438,36782,46219,15230,4353,32412,15090,3114],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/magazineoffice.com\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/712810"}],"collection":[{"href":"https:\/\/magazineoffice.com\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/magazineoffice.com\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/magazineoffice.com\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/magazineoffice.com\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=712810"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/magazineoffice.com\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/712810\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":712812,"href":"https:\/\/magazineoffice.com\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/712810\/revisions\/712812"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/magazineoffice.com\/wp-json\/wp\/v2\/media\/712811"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/magazineoffice.com\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=712810"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/magazineoffice.com\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=712810"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/magazineoffice.com\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=712810"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}