Científicos Desarrollan el Primer Lenguaje de Programación de Alto Nivel para Computadoras Cuánticas

Los científicos informáticos del ETH Zurich han desarrollado el primer lenguaje de programación de alto nivel que puede programar computadoras cuánticas con la misma seguridad y confiabilidad que las computadoras clásicas. El nuevo avance es un paso importante hacia adelante en la computación cuántica, lo que hace que la tarea de programar computadoras cuánticas sea mucho más fácil que antes.

Martin Vechec es un profesor de ciencias de la computación en el Laboratorio de Sistemas Seguros, Confiables e Inteligentes (SRI) del ETH.

“Programar computadoras cuánticas sigue siendo un desafío para los investigadores”, dice Vechev. “Es por eso que estoy tan emocionado de que podamos continuar la tradición del 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”.

Silq se presentó 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 hay un enorme potencial con la tecnología. Las computadoras cuánticas son capaces de resolver problemas más rápido que las computadoras clásicas utilizando estados cuánticos entrelazados. Es en estos estados donde los bits de información se superponen en ciertos puntos del tiempo, y las computadoras tienen el potencial de abordar problemas que las computadoras clásicas no pueden resolver en un plazo de tiempo razonable.

En el verano de 2019, la computación cuántica vio otro gran avance cuando se pudo resolver un problema específico más rápido que la computadora clásica más rápida.

A pesar de los avances recientes, todavía hay muchos desafíos. Algunos “algoritmos cuánticos” no pueden ser calculados en hardware cuántico debido a su alto nivel de errores.

El Nuevo Lenguaje: Silq

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

Silq se desarrolló para superar este desafío.

“Silq es el primer lenguaje de programación cuántica que no está diseñado principalmente alrededor de la construcción y funcionalidad del hardware, sino en la mentalidad de los programadores cuando quieren resolver un problema — sin requerir que comprendan cada detalle de la arquitectura y la implementación de la computadora”, dice Benjamin Bichsel, un estudiante de doctorado y el 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 es más fácil de usar para los programadores y se puede aplicar a diferentes arquitecturas de computadoras.

El lenguaje recién desarrollado también aborda el problema de los errores. Las computadoras clásicas utilizan el método de borrar automáticamente los valores para liberar memoria, lo que se llama “recopilación de basura”. En las computadoras cuánticas, esto es un problema mayor debido a la entrelazamiento cuántico, que puede causar que los valores calculados anteriormente interactúen con los actuales. Esto puede provocar interferencias con el cálculo correcto, por lo que se debe utilizar una técnica de cálculo avanzada.

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

Para hacer esto, solo se utilizan comandos de programación que no contienen operaciones cuánticas especiales en su método de descomputación.

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