Computación cuántica
Nuevo Método Mejora el Rendimiento de los Computadores Cuánticos mientras Reduce el Impacto Ambiental
Añade Unite.AI a tus fuentes preferidas en Google
Un equipo de investigadores del Instituto Nacional de Información y Comunicaciones, la Universidad de Keio, la Universidad de Ciencia de Tokio y la Universidad de Tokio, ha desarrollado con éxito un método para encontrar sistemáticamente la secuencia óptima de operaciones cuánticas para un computador cuántico. Este nuevo método es el primero en lograr el éxito.
La investigación se publicó en la revista científica Physical Review A.
Desarrollando el Nuevo Método
Los computadores cuánticos realizan tareas confiando en que los expertos escriban una secuencia de operaciones cuánticas, lo que tradicionalmente ha involucrado a los operadores de computadoras que escriben sus propias secuencias basadas en métodos existentes. El equipo desarrolló un método sistemático que aplicó la teoría de control óptimo (algoritmo GRAPE) para identificar la secuencia óptima teóricamente entre todas las secuencias de operaciones cuánticas concebibles.
El nuevo método se espera que sea útil para computadores cuánticos de escala media. Al mismo tiempo, el equipo dice que debería ayudar a mejorar el rendimiento de los computadores cuánticos mientras también reduce el impacto ambiental en el futuro cercano.
Los computadores cuánticos tienen el potencial de resolver una amplia gama de problemas complejos, como reducir la carga ambiental al reducir el consumo de energía, y descubrir nuevos compuestos químicos para el campo médico.
Desafíos de la Computación Cuántica
Sin embargo, uno de los principales desafíos de la computación cuántica es que el estado cuántico es muy sensible al ruido, lo que significa que es difícil mantenerlo estable durante un período de tiempo más largo. Las operaciones deben completarse dentro del tiempo que se mantiene el estado cuántico coherente, y esto requiere un método para identificar sistemáticamente las secuencias óptimas.
Una secuencia de operaciones cuánticas es un programa de computadora que se escribe en un lenguaje legible por humanos, y se convierte para ser procesado por un computador cuántico. La secuencia de operaciones cuánticas implica operaciones de 1 qubit y 2 qubits, pero la mejor secuencia tiene las menos operaciones mientras demuestra el mejor rendimiento.
El método recién desarrollado analiza todas las secuencias posibles de operaciones cuánticas elementales mediante el uso del algoritmo GRAPE, que es un algoritmo de teoría de control óptimo numérico. El equipo crea una tabla de secuencias de operaciones cuánticas y el índice de rendimiento para cada una, que puede variar desde miles hasta millones. La secuencia óptima de operaciones cuánticas puede identificarse sistemáticamente en función de los datos acumulados.
El método del equipo también puede analizar la lista completa de todas las secuencias de operaciones cuánticas y evaluar los métodos convencionales, lo que permite establecer puntos de referencia para investigaciones pasadas y futuras.
El equipo también descubrió que hay muchas secuencias óptimas excelentes de operaciones cuánticas, lo que significa que un enfoque probabilístico podría extender la aplicabilidad del nuevo método a tareas más grandes. Al integrar el aprendizaje automático con el método, se puede mejorar aún más el poder predictivo.
