Investigadores de la Universidad de Waterloo han desarrollado un método que podría allanar el camino para establecer estándares universales para medir el rendimiento de las computadoras cuánticas.

El nuevo método llamado evaluación comparativa del ciclo, permite a los investigadores evaluar el potencial de escalabilidad y comparar una plataforma cuántica con otra.

"Este hallazgo podría contribuir en gran medida a establecer estándares de desempeño y fortalecer el esfuerzo para construir una práctica computadora cuántica, "dijo Joel Wallman, profesor asistente en la Facultad de Matemáticas y el Instituto de Computación Cuántica de Waterloo. "Un método consistente para caracterizar y corregir los errores en los sistemas cuánticos proporciona una estandarización para la forma en que se evalúa un procesador cuántico, permitiendo comparar de manera justa el progreso en diferentes arquitecturas ".

La evaluación comparativa del ciclo proporciona una solución que ayuda a los usuarios de computación cuántica a determinar el valor comparativo de las plataformas de hardware de la competencia y a aumentar la capacidad de cada plataforma para ofrecer soluciones sólidas para sus aplicaciones de interés.

El avance se produce cuando la carrera de la computación cuántica se está calentando rápidamente, y la cantidad de plataformas y ofertas de computación cuántica en la nube se está expandiendo rápidamente. Solo en el último mes ha habido anuncios importantes de Microsoft, IBM y Google.

Este método determina la probabilidad total de error en cualquier aplicación de computación cuántica dada cuando la aplicación se implementa mediante compilación aleatoria. Esto significa que la evaluación comparativa del ciclo proporciona el primer medio multiplataforma para medir y comparar las capacidades de los procesadores cuánticos que se personaliza para las aplicaciones de interés de los usuarios.

"Gracias al reciente logro de supremacía cuántica de Google, ahora estamos en los albores de lo que yo llamo la 'era del descubrimiento cuántico', dijo Joseph Emerson, miembro de la facultad de IQC. "Esto significa que las computadoras cuánticas propensas a errores ofrecerán soluciones a problemas computacionales interesantes, pero las computadoras de alto rendimiento ya no pueden verificar la calidad de sus soluciones.

"Estamos entusiasmados porque la evaluación comparativa del ciclo proporciona una solución muy necesaria para mejorar y validar las soluciones de computación cuántica en esta nueva era de descubrimiento cuántico".

Emerson y Wallman fundaron la escisión de IQC Quantum Benchmark Inc., que ya ha licenciado esta tecnología a varios proveedores de computación cuántica líderes en el mundo, incluido el esfuerzo de inteligencia artificial cuántica de Google.

Las computadoras cuánticas ofrecen una forma de computación fundamentalmente más poderosa, gracias a la mecánica cuántica. En comparación con una computadora tradicional o digital, Las computadoras cuánticas pueden resolver ciertos tipos de problemas de manera más eficiente. Sin embargo, los qubits, la unidad básica de procesamiento en una computadora cuántica, son frágiles; cualquier imperfección o fuente de ruido en el sistema puede causar errores que conduzcan a soluciones incorrectas bajo un cálculo cuántico.

Obtener el control de una computadora cuántica a pequeña escala con solo uno o dos qubits es el primer paso en una computadora cuántica más grande, esfuerzo más ambicioso. Una computadora cuántica más grande puede realizar tareas cada vez más complejas, como el aprendizaje automático o la simulación de sistemas complejos para descubrir nuevos fármacos. La ingeniería de una computadora cuántica más grande es un desafío; el espectro de rutas de error se vuelve más complicado a medida que se agregan qubits y el sistema cuántico escala.

Caracterizar un sistema cuántico produce un perfil del ruido y los errores, indicando si el procesador está realizando las tareas o cálculos, se le pide que haga. Para comprender el rendimiento de cualquier computadora cuántica existente para un problema complejo o para escalar una computadora cuántica mediante la reducción de errores, Primero es necesario caracterizar todos los errores significativos que afectan al sistema.

Wallman, Emerson y un grupo de investigadores de la Universidad de Innsbruck identificaron un método para evaluar todas las tasas de error que afectan a una computadora cuántica. Implementaron esta nueva técnica para la computadora cuántica con trampa de iones en la Universidad de Innsbruck y encontraron que las tasas de error no aumentan a medida que el tamaño de esa computadora cuántica aumenta, un resultado muy prometedor.

"La evaluación comparativa del ciclo es el primer método para verificar de manera confiable si está en el camino correcto para escalar el diseño general de su computadora cuántica, ", dijo Wallman." Estos resultados son significativos porque proporcionan una forma integral de caracterizar los errores en todas las plataformas de computación cuántica ".

El artículo "Caracterización de ordenadores cuánticos a gran escala mediante la evaluación comparativa del ciclo" aparece en Comunicaciones de la naturaleza .