No es de extrañar que la computación cuántica se haya convertido en una obsesión por los medios. Una computadora cuántica funcional y útil representaría uno de los logros técnicos más profundos del siglo.

Para investigadores como yo, la emoción es bienvenida, pero algunas afirmaciones que aparecen en medios populares pueden resultar desconcertantes.

Una reciente inyección de efectivo y la atención de los gigantes tecnológicos ha despertado el interés de los analistas, que ahora están ansiosos por proclamar un gran avance en el desarrollo de esta extraordinaria tecnología.

La computación cuántica se describe como "a la vuelta de la esquina", simplemente esperando la destreza de la ingeniería y el espíritu emprendedor del sector tecnológico para desarrollar todo su potencial.

¿Cuál es la verdad? ¿Estamos realmente a solo unos años de tener computadoras cuánticas que puedan romper todos los sistemas de seguridad en línea? Ahora que los gigantes de la tecnología están comprometidos, ¿Nos sentamos y esperamos a que entreguen? ¿Es ahora todo "solo ingeniería"?

¿Por qué nos preocupa tanto la computación cuántica?

Las computadoras cuánticas son máquinas que usan las reglas de la física cuántica; en otras palabras, la física de cosas muy pequeñas:para codificar y procesar información de nuevas formas.

Explotan la física inusual que encontramos en estas pequeñas escalas, física que desafía nuestra experiencia diaria, con el fin de resolver problemas que son excepcionalmente desafiantes para las computadoras "clásicas". No piense en las computadoras cuánticas como versiones más rápidas de las computadoras de hoy, piense en ellas como computadoras que funcionan de una manera totalmente nueva. Los dos son tan diferentes como un ábaco y una PC.

Pueden (en principio) resolver difícilmente, preguntas de alto impacto en campos como descifrado de códigos, buscar, química y física.

El principal de ellos es "factorizar":encontrar los dos números primos, divisible solo por uno y ellos mismos, que cuando se multiplican juntos alcanzan un número objetivo. Por ejemplo, los factores primos de 15 son 3 y 5.

Tan simple como parece, cuando el número a factorizar se vuelve grande, di 1, 000 dígitos de largo, el problema es efectivamente imposible para una computadora clásica. El hecho de que este problema sea tan difícil para cualquier computadora convencional es la forma en que protegemos la mayoría de las comunicaciones de Internet, como a través del cifrado de clave pública.

Se sabe que algunas computadoras cuánticas realizan la factorización exponencialmente más rápido que cualquier supercomputadora clásica. Pero competir con una supercomputadora seguirá requiriendo una computadora cuántica bastante considerable.

El dinero lo cambia todo

La computación cuántica comenzó como una disciplina única a fines de la década de 1990 cuando el gobierno de EE. UU., consciente del potencial recientemente descubierto de estas máquinas para descifrar códigos, comenzó a invertir en investigación universitaria

El campo reunió a equipos de todo el mundo, incluida Australia, donde ahora tenemos dos Centros de excelencia en tecnología cuántica (el autor es parte del Centro de excelencia para sistemas cuánticos de ingeniería).

Pero el enfoque académico ahora está cambiando, en parte, a la industria.

IBM ha tenido durante mucho tiempo un programa de investigación básica en el campo. Recientemente se unió Google, que invirtió en un equipo de la Universidad de California, y Microsoft, que se ha asociado con académicos a nivel mundial, incluida la Universidad de Sydney.

Aparentemente oliendo sangre en el agua, Los capitalistas de riesgo de Silicon Valley también comenzaron recientemente a invertir en nuevas empresas que trabajan para construir computadoras cuánticas.

Los medios de comunicación han visto erróneamente la entrada de los actores comerciales como la génesis de la reciente aceleración tecnológica, preferible a respuesta a estos avances.

Así que ahora encontramos una variedad de afirmaciones contrapuestas sobre el estado del arte en el campo, hacia donde va el campo, y quién llegará primero al objetivo final, una computadora cuántica a gran escala.

El estado del arte en la más extraña de las tecnologías

Los microprocesadores de computadora convencionales pueden tener más de mil millones de elementos lógicos fundamentales, conocidos como transistores. En sistemas cuánticos, las unidades lógicas cuánticas fundamentales se conocen como qubits, y por ahora en su mayoría se cuentan en el rango de una docena.

Estos dispositivos son excepcionalmente interesantes para los investigadores y representan un gran progreso. pero son poco más que juguetes desde una perspectiva práctica. No están cerca de lo que se requiere para la factorización o cualquier otra aplicación:son demasiado pequeños y sufren demasiados errores. a pesar de lo que prometen los frenéticos titulares.

Por ejemplo, Ni siquiera es fácil responder a la pregunta de qué sistema tiene los mejores qubits en este momento.

Considere las dos tecnologías dominantes. Los equipos que utilizan iones atrapados tienen qubits resistentes a errores, pero relativamente lento. Los equipos que utilizan qubits superconductores (incluidos IBM y Google) tienen qubits relativamente propensos a errores que son mucho más rápidos, y puede ser más fácil de replicar a corto plazo.

¿Cual es mejor? No hay una respuesta sencilla. Una computadora cuántica con muchos qubits que sufren muchos errores no es necesariamente más útil que una máquina muy pequeña con qubits muy estables.

Debido a que las computadoras cuánticas también pueden tomar diferentes formas (propósito general versus adaptadas a una aplicación), ni siquiera podemos llegar a un acuerdo sobre qué sistema tiene actualmente el mayor conjunto de capacidades.

Similar, ahora existe una competencia aparentemente interminable por las métricas simplificadas, como el número de qubits. Cinco, dieciséis, pronto 49! La cuestión de si una computadora cuántica es útil se define por mucho más que esto.

¿A dónde vamos desde aquí?

Últimamente los medios se han centrado en lograr la "supremacía cuántica". Este es el punto donde una computadora cuántica supera a su mejor contraparte clásica, y alcanzar esto marcaría absolutamente un avance conceptual importante en la computación cuántica.

Pero no confunda "supremacía cuántica" con "utilidad".

Algunos investigadores de computadoras cuánticas están buscando idear problemas ligeramente arcanos que podrían permitir alcanzar la supremacía cuántica con, decir, 50-100 qubits:números alcanzables en los próximos años.

Alcanzar la supremacía cuántica tampoco significa que esas máquinas serán útiles, o que se aclare el camino hacia las máquinas a gran escala.

Es más, todavía tenemos que averiguar cómo lidiar con los errores. Las computadoras clásicas rara vez sufren fallas de hardware:la "pantalla azul de la muerte" generalmente proviene de errores de software, en lugar de fallas de hardware. La probabilidad de falla del hardware suele ser inferior a uno en mil billones de billones, o 10 ^-24 en notación científica.

El mejor hardware de computadora cuántica, por otra parte, normalmente alcanza sólo uno de cada 10, 000, o 10 ^-4. Eso es 20 órdenes de magnitud peor.

¿Es todo solo ingeniería?

Estamos viendo un lento aumento en la cantidad de qubits en los sistemas más avanzados, y los científicos inteligentes están pensando en problemas que podrían resolverse de manera útil con pequeñas computadoras cuánticas que contienen solo unos pocos cientos de qubits.

Pero todavía nos enfrentamos a muchas preguntas fundamentales sobre cómo construir, operar o incluso validar el rendimiento de los sistemas a gran escala que a veces escuchamos que están a la vuelta de la esquina.

Como ejemplo, si construyéramos una computadora cuántica completamente "con corrección de errores" a la escala de los millones de qubits requeridos para una factorización útil, por lo que podemos decir, representaría un estado de la materia totalmente nuevo. Eso es bastante fundamental.

En este punto, No hay un camino claro hacia los millones de qubits corregidos de errores que creemos que son necesarios para construir una máquina de factorización útil. Los esfuerzos globales actuales (en los que participa este autor) buscan construir solo un qubit con corrección de errores que se entregará dentro de cinco años.

Al final del día, Es probable que ninguno de los equipos mencionados anteriormente construya una computadora cuántica útil en 2017 ... o 2018. Pero eso no debería ser motivo de preocupación cuando hay tantas preguntas interesantes que responder en el camino.

Este artículo se publicó originalmente en The Conversation. Lea el artículo original.