miércoles, 29 de abril de 2015

Computación Cuántica: Científicos de IBM alcanzan logros clave para construir la primera computadora.


El futuro de la computación cuántica está cada vez más cercaEl futuro de la computación cuántica está cada vez más cerca

Dos hitos permiten superar obstáculos en el camino hacia un sistema de computación cuántica que funcione.

Los científicos de IBM revelaron hoy dos avances críticos con miras a la creación de una computadora cuántica práctica. Por primera vez, mostraron la capacidad de detectar y medir ambos tipos de errores cuánticos simultáneamente, además de demostrar un nuevo diseño de circuito de bit cuántico, de formato cuadrado, que es la única arquitectura física cuya escala podría aumentarse con éxito a mayores dimensiones.

Mientras que la Ley de Moore pierde fuerza, la computación cuántica estará entre las invenciones que podrían inaugurar una nueva era de la innovación a lo largo de los sectores de industria más diversos. Las computadoras cuánticas prometen abrir nuevas capacidades en los campos de optimización y simulación que simplemente no serían posibles con las computadoras actuales. Si se pudiera construir una computadora cuántica con solo 50 bits cuánticos (qubits), ninguna combinación de las supercomputadoras de la lista actual TOP500 lograría superarla en desempeño.

Los descubrimientos de IBM, descritos en la edición 29 de la publicación Nature Communications, muestran por primera vez la capacidad de detectar y medir los dos tipos de errores cuánticos (bit-flip o inversión de bit y phase-flip o inversión de fase) que ocurrirán en cualquier computadora cuántica real. Hasta ahora, solo era posible abordar un tipo de error cuántico o el otro, pero nunca ambos al mismo tiempo. Este es un paso necesario en el avance hacia la corrección de errores cuánticos, que constituye un requisito crítico para construir una computadora cuántica a gran escala que sea práctica y confiable.

El novedoso y complejo circuito de bit cuántico de IBM, basado sobre un entramado cuadrado de cuatro qubits superconductores en un chip que es de aproximadamente un cuarto de pulgada, permite que se detecten ambos tipos de errores cuánticos al mismo tiempo. Al optar por un diseño de forma cuadrada en lugar de una disposición lineal – lo cual previene la detección de ambos tipos de errores cuánticos en simultáneo – el diseño de IBM muestra el mejor potencial para aumentar la escala, al agregar más qubits para alcanzar un sistema cuántico que funcione.

“La computación cuántica podría ser potencialmente transformadora, lo que nos permite resolver problemas que son imposibles o muy difícil de resolver hoy”, dijo Arvind Krishna, vicepresidente y director de IBM Research. “Mientras que las computadoras cuánticas tradicionalmente se han explorado para la criptografía, un área que encontramos muy convincente es el potencial de los sistemas cuánticos prácticos para resolver problemas de la física y la química cuántica que son irresolutos hoy. Esto podría tener un enorme potencial en los materiales o el diseño de fármacos, abriendo un nuevo campo de aplicaciones”.

Por ejemplo, en física y química, la computación cuántica podría permitir a los científicos diseñar nuevos materiales y compuestos farmacológicos sin tener que realizar costosos experimentos de prueba y error en el laboratorio, lo cual aceleraría sustancialmente la velocidad y el ritmo de la innovación en muchos sectores de la industria.
Para un mundo consumido por Big Data, las computadoras cuánticas podrían realizar rápidamente la clasificación y curaduría de cantidades cada vez mayores de bases de datos así como almacenes masivos de datos diversos y no estructurados. Ello podría transformar la manera en que las personas toman decisiones y el modo en que los investigadores en una serie de sectores realizan descubrimientos críticos.

Uno de los grandes retos para científicos que buscan aprovechar el poder de la computación cuántica consiste en controlar o eliminar la decoherencia cuántica: la creación de errores en cálculos causada por la interferencia de factores tales como calor, radiación electromagnética y defectos de materiales. Los errores son especialmente agudos en máquinas cuánticas, ya que la información cuántica es muy frágil.

“Hasta ahora, los investigadores habían podido detectar los errores cuánticos bit-flip o phase-flip, pero nunca ambos juntos. Los trabajos previos en esta área, que utilizan disposiciones lineales, solo estudiaban los errores bit-flip, que ofrecían información incompleta sobre el estado cuántico de un sistema y resultan inadecuados para una computadora cuántica,” señaló Jay Gambetta, un gerente del IBM Quantum Computing Group. “Nuestros resultados de cuatro qubits nos permiten superar este obstáculo, al detectar ambos tipos de errores cuánticos y habilitar una escalabilidad a sistemas mayores, ya que los qubits se disponen en un entramado cuadrado, y no en forma lineal.”

El trabajo realizado en IBM fue parcialmente financiado por el programa de operaciones multi-qubit coherente IARPA (Intelligence Advanced Research Projects Activity).

Fuente:http://itclat.com/2015/04/29/computacion-cuantica-00100/

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