Investigadores crean un algoritmo novedoso para verificar dispositivos cuánticos

Los investigadores de la Universidad de Tokio han utilizado el aprendizaje automático para crear un algoritmo novedoso que permite la verificación eficiente y precisa de dispositivos cuánticos. Las tecnologías que dependen de comportamientos cuánticos novedosos están volviéndose cada vez más populares y requieren verificación debido a las incertidumbres inherentes.

La investigación se publicó en APS Physics.

Una internet cuántica

La mayoría de los expertos consideran que los ordenadores cuánticos todavía están en sus primeras etapas de desarrollo, pero una internet cuántica es más avanzada y más cercana a la actualidad. Para lograr esto, será necesario realizar mucha más investigación y desarrollar muchas más herramientas para el diseño de dispositivos cuánticos.

Una de estas herramientas importantes es el algoritmo que verifica los dispositivos cuánticos. Fue desarrollado por el investigador postdoctoral Quoc Hoan Tran y el profesor asociado Kohei Nakajima de la Escuela de Graduados de Ciencia y Tecnología de la Información de la Universidad de Tokio.

Según los investigadores, el dispositivo podría hacer que la verificación del comportamiento de los dispositivos cuánticos sea más eficiente y precisa. El algoritmo puede reconstruir el funcionamiento de un dispositivo cuántico dependiente del tiempo, y lo hace aprendiendo la relación entre las entradas y salidas cuánticas.

“La técnica para describir un sistema cuántico en función de sus entradas y salidas se llama tomografía de procesos cuánticos”, dijo Tran. “Sin embargo, muchos investigadores ahora informan que sus sistemas cuánticos exhiben algún tipo de efecto de memoria, donde los estados presentes están afectados por los anteriores. Esto significa que una simple inspección de los estados de entrada y salida no puede describir la naturaleza dependiente del tiempo del sistema. Podrías modelar el sistema repetidamente después de cada cambio en el tiempo, pero esto sería extremadamente ineficiente desde el punto de vista computacional. Nuestro objetivo era abrazar este efecto de memoria y utilizarlo a nuestro favor en lugar de utilizar la fuerza bruta para superarlo”.

Construyendo el algoritmo

Para construir el algoritmo, el equipo utilizó el aprendizaje automático y una técnica llamada computación de reservorio cuántico. Al aprender las entradas y salidas que cambian con el tiempo en un sistema cuántico, puede adivinar cómo cambiarán los patrones. Puede hacer estas predicciones incluso en situaciones que no han sido presenciadas.

“En la actualidad, nuestro algoritmo puede emular un tipo determinado de sistema cuántico, pero los dispositivos hipotéticos pueden variar ampliamente en su capacidad de procesamiento y tener diferentes efectos de memoria. Por lo tanto, la próxima etapa de la investigación será ampliar las capacidades de nuestros algoritmos, esencialmente creando algo más general y por lo tanto más útil”, dijo Tran. “Estoy emocionado por lo que los métodos de aprendizaje automático cuántico podrían hacer, por los dispositivos hipotéticos que podrían llevar”.