Un equipo de investigadores de Australia y el Reino Unido ha desarrollado un nuevo marco teórico para identificar los cálculos que ocupan la "frontera cuántica", el límite en el que los problemas se vuelven imposibles para las computadoras actuales y solo pueden resolverse con una computadora cuántica. En tono rimbombante, Demuestran que estos cálculos se pueden realizar a corto plazo, intermedio, computadoras cuánticas.

"Hasta hace poco, ha sido difícil decir definitivamente cuándo las computadoras cuánticas pueden superar a las computadoras clásicas, "dijo el profesor Michael Bremner, Investigador jefe del Center for Quantum Computation and Communication Technology y miembro fundador del UTS Center for Quantum Software and Information (UTS:QSI).

"El gran desafío para los teóricos de la complejidad cuántica durante la última década ha sido encontrar pruebas más sólidas de la existencia de la frontera cuántica, y luego identificar dónde vive. Ahora tenemos una idea de esto, y comenzar a comprender los recursos necesarios para cruzar la frontera y resolver problemas que las computadoras de hoy no pueden ".

El equipo ha identificado cálculos cuánticos que requieren los recursos físicos menos conocidos necesarios para ir más allá de las capacidades de las computadoras clásicas. significativo debido a los desafíos tecnológicos asociados con la ampliación de las computadoras cuánticas.

El profesor Bremner dijo que el resultado también indica que es posible que no se requiera tolerancia total a fallas para superar a las computadoras clásicas. "Hasta la fecha, Se ha aceptado ampliamente que la corrección de errores sería un componente necesario de las futuras computadoras cuánticas. pero nadie ha podido lograr esto a una escala significativa, "dijo Bremner.

"Nuestro trabajo muestra que, si bien se necesita cierto nivel de mitigación de errores para cruzar la frontera cuántica, es posible que podamos superar a las computadoras clásicas sin la complejidad de diseño adicional de la tolerancia total a fallas, " él dijo.

El Dr. Ashley Montanaro de la Universidad de Bristol colaboró ​​con Bremner para desarrollar el marco.

"Comenzamos con el objetivo de definir los recursos mínimos necesarios para construir una computadora cuántica posclásica, pero luego descubrió que nuestro modelo podía simularse clásicamente con una pequeña cantidad de ruido, o imperfección física, "dijo Montanaro.

"La esperanza entre los científicos siempre había sido que si la cantidad de ruido en un sistema cuántico era lo suficientemente pequeña, seguiría siendo superior a una computadora clásica". sin embargo, ahora hemos demostrado que probablemente este no sea el caso, al menos para esta clase particular de cálculos, " él dijo.

"Entonces nos dimos cuenta de que es posible usar una codificación clásica en un circuito cuántico para superar el 'ruido' de una manera mucho más simple para mitigar estos errores. La efectividad de este enfoque fue sorprendente. Lo que sugiere es que podríamos usar tales estructuras para desarrollar nuevos algoritmos cuánticos de una manera que pueda evitar directamente ciertos tipos de errores ".

"Este es un resultado que podría conducir a computadoras cuánticas 'intermedias' útiles a mediano plazo, mientras continuamos persiguiendo el objetivo de una computadora cuántica universal a gran escala ".