Investigadores chinos crean un superordenador cuántico impulsado por circuitos ópticos

Un equipo de investigadores de varios institutos de investigación de China han demostrado recientemente la supremacía cuántica gracias a un ordenador cuántico fotónico. Un artículo publicado recientemente por la revista Science describe el ordenador cuántico como “Jiuzhang”.

Según informa LiveScience, el ordenador cuántico, diseñado principalmente por investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología, es aparentemente mucho más potente que el ordenador cuántico diseñado por Google (GOOGL ) en 2019. En 2019, Google afirmó que había diseñado el primer ordenador que logró la “supremacía cuántica”, que se refiere al uso de ordenadores cuánticos para superar a los superordenadores tradicionales actuales. Según informes, Jiuzhang es aproximadamente 10 mil millones de veces más rápido que el ordenador cuántico diseñado por Google.

En los últimos años, China ha realizado inversiones masivas en el área de la computación cuántica, financiando la investigación en el Laboratorio Nacional de Ciencias de la Información Cuántica de la nación por aproximadamente $10 mil millones de dólares. Además, China es actualmente uno de los líderes mundiales en redes cuánticas. Las redes cuánticas utilizan la mecánica cuántica para codificar los datos mientras se transmiten a largas distancias.

Los ordenadores cuánticos aprovechan las propiedades únicas de las partículas cuánticas para obtener un mejor rendimiento que los ordenadores tradicionales. Los ordenadores clásicos solo pueden procesar datos que existen en uno de dos estados diferentes. Los bits en este sistema binario utilizan unos y ceros para representar los datos y están inherentemente limitados en comparación con los bits cuánticos (qubits), que pueden existir en más de dos estados al mismo tiempo. Esta propiedad permite que los ordenadores cuánticos manejen problemas más complejos y procesen tareas mucho más rápido que incluso los mejores superordenadores de hoy.

Se ha teorizado durante mucho tiempo que los ordenadores cuánticos podrían superar dramáticamente a los ordenadores modernos, pero producir un ordenador cuántico confiable es un desafío de ingeniería que aún está en curso. Los ordenadores cuánticos a menudo necesitan estar ubicados en entornos controlados que eviten las fluctuaciones en la temperatura u otras variables ambientales que podrían afectar los cálculos de un ordenador cuántico. Los grupos de investigación de todo el mundo han experimentado con diferentes formas de construir ordenadores cuánticos. Mientras que el ordenador cuántico de Google se basaba en materiales superconductores integrados con chips, Jiuzhang se basa en circuitos ópticos.

Para probar Jizhang, el equipo de investigación lo hizo calcular la salida de un circuito que utiliza la luz y devuelve una lista de números. Este proceso se conoce como muestreo de bosones gaussianos. El objetivo era detectar la mayor cantidad de fotones posible. Jiuzhang es un circuito óptico en sí mismo y logró detectar un promedio de 43 fotones, alcanzando un récord de 76 fotones.

Según el artículo publicado en Science, tomó aproximadamente 200 segundos generar la lista de números para cada ejecución del ordenador cuántico. Los superordenadores tradicionales tardarían alrededor de 2,5 mil millones de años en generar la misma lista de números. Si la misma tasa de cálculo se mantiene para otras tareas, los ordenadores cuánticos pueden ser capaces de realizar cálculos alrededor de 100 billones de veces más rápido que los superordenadores tradicionales.

Es importante destacar que Jiuzhang solo puede realizar una gama estrecha de tareas para las que fue desarrollado, que se centran en el muestreo de bosones gaussianos. Jiuzhang no es un ordenador cuántico general. Sin embargo, es un paso hacia la creación de ordenadores cuánticos prácticos.

Como informa TechXplore, el ordenador Jiuzhang no es el único ejemplo reciente de avances en tecnología de computación basada en la luz con posibles impactos en la inteligencia artificial. Un equipo de investigadores ha revisado recientemente los avances en la aplicación de la computación óptica a tecnologías de computación visual, encontrando que las plataformas de computación óptica pueden potencialmente integrarse con redes neuronales profundas.

El equipo de investigación estudió varios ejemplos de computación óptica junto con la inteligencia artificial para encontrar que la inferencia de la inteligencia artificial basada en la luz que se mueve a través de dispositivos ópticos podría usarse para crear nuevas formas de tecnologías de computación visual. Estas incluyen redes neuronales ópticas que pueden procesar y clasificar objetos rápidamente sin necesidad de una fuente de alimentación externa, dependiendo de la luz entrante para alimentar los cálculos.

Los dispositivos de inteligencia artificial que operan en sistemas como hogares inteligentes, sensores remotos y vehículos autónomos podrían mejorar el poder de un ordenador electrónico regular utilizando la luz para analizar rápidamente los objetos y el entorno que rodea a ese objeto. Los sistemas de ordenadores híbridos ópticos podrían aprovechar la flexibilidad de los ordenadores tradicionales con el paralelismo y la velocidad de los ordenadores ópticos.