Científicos desarrollan el primer lenguaje de programación de alto nivel para computadoras cuánticas

Los informáticos de ETH Zurich han desarrollado el primer lenguaje de programación de alto nivel que puede programar ordenadores cuánticos con la misma seguridad y fiabilidad que los clásicos. El nuevo avance es un gran paso adelante en la computación cuántica, ya que hace que la tarea de programar computadoras cuánticas sea mucho más fácil que antes. 

Martín Vechec es profesor de informática en el Laboratorio de Sistemas Seguros, Confiables e Inteligentes (SRI) de la ETH.

“La programación de computadoras cuánticas sigue siendo un desafío para los investigadores”, dice Vechev. “Por eso estoy tan emocionado de que ahora podamos continuar con la tradición de ETH Zurich en el desarrollo de computadoras cuánticas y lenguajes de programación”.

“Nuestro lenguaje de programación cuántica Silq permite a los programadores utilizar el potencial de las computadoras cuánticas mejor que con los lenguajes existentes, porque el código es más compacto, más rápido, más intuitivo y más fácil de entender para los programadores”.

seda fue presentado en la conferencia de lenguajes de programación PLDI 2020. 

Computadoras cuánticas vs computadoras clásicas

La computación cuántica se está volviendo cada vez más importante y existe un enorme potencial con la tecnología. Las computadoras cuánticas son capaces de resolver problemas más rápido que las computadoras clásicas mediante el uso de estados cuánticos entrelazados. Es en estos estados donde los bits de información se superponen en ciertos puntos de tiempo, y las computadoras tienen el potencial de abordar problemas que las computadoras clásicas son incapaces de resolver en un período de tiempo razonable. 

A fines del verano de 2019, la computación cuántica vio otro gran avance cuando uno pudo resolver un problema específico más rápido que la computadora clásica más rápida. 

Incluso con los avances recientes, todavía hay muchos desafíos. Algunos "algoritmos cuánticos" no se pueden calcular en hardware cuántico debido a su alto nivel de errores. 

El nuevo lenguaje: Silq

Los lenguajes de programación cuánticos actuales están estrechamente relacionados con hardware específico, y estos lenguajes son difíciles de manejar y dan como resultado demasiados errores. Esto se debe a la necesidad de instrucciones extremadamente detalladas para implementar algoritmos cuánticos.

Silq fue desarrollado para superar este desafío.

“Silq es el primer lenguaje de programación cuántica que no está diseñado principalmente en torno a la construcción y la funcionalidad del hardware, sino en la mentalidad de los programadores cuando quieren resolver un problema, sin necesidad de que comprendan cada detalle de la arquitectura y la implementación de la computadora. ”, dice Benjamin Bichsel, estudiante de doctorado y responsable de supervisar Sliq. 

Silq es el primer lenguaje de programación de alto nivel para computadoras cuánticas, lo que significa que es más expresivo y requiere menos código para describir tareas y algoritmos complejos. Este tipo de lenguajes son más fáciles de usar para los programadores y se pueden aplicar a diferentes arquitecturas informáticas.

El lenguaje recientemente desarrollado también aborda el problema de los errores. Las computadoras clásicas usan el método de borrar valores automáticamente para aliviar la memoria, lo que se llama "recolección de basura". Dentro de las computadoras cuánticas, este es un problema mayor debido al entrelazamiento cuántico, que puede causar que los valores calculados previamente interactúen con los actuales. Esto puede provocar interferencias con el cálculo correcto, por lo que se debe utilizar una técnica avanzada de cálculo.

“Silq es el primer lenguaje de programación que identifica y borra automáticamente los valores que ya no se necesitan”, explica Bichsel.

Para hacer esto, solo los comandos de programación que no contienen ninguna operación cuántica especial se utilizan en su método de no cálculo. 

“Nuestro equipo de cuatro personas ha logrado el avance después de dos años de trabajo gracias a la combinación de diferentes conocimientos en diseño de lenguaje, física cuántica e implementación. Si otros equipos de investigación y desarrollo adoptan nuestras innovaciones, será un gran éxito ", dice Bichsel.