Investigaciones recientes demuestran que, bajo ciertas condiciones, las computadoras de recocido cuántico pueden ejecutar algoritmos, incluido el conocido algoritmo de Shor, más rápidamente que las computadoras clásicas. Sin embargo, en la mayoría de los casos, el recocido cuántico no proporciona una aceleración en comparación con la computación clásica cuando el tiempo es limitado, según un estudio de Nature Communications. .

"Probamos que puede estar seguro de que alcanzará una solución rápida a partir del problema inicial, pero eso solo es cierto para una cierta clase de problemas que se pueden configurar de modo que las muchas historias de evolución del sistema cuántico interfieran constructivamente. Luego, el las diferentes historias cuánticas mejoran la probabilidad de alcanzar la solución", dijo Nikolai Sinitsyn, físico cuántico teórico del Laboratorio Nacional de Los Álamos y coautor del artículo con su colega de Los Álamos, Bin Yan.

Si bien los ejemplos de rendimiento cuántico superior en simulaciones de recocido cuántico se informan de manera rutinaria, carecen de pruebas definitivas. A veces, los investigadores infieren que han logrado una ventaja cuántica, pero no pueden probar que esta superioridad sea sobre cualquier algoritmo clásico de la competencia, dijo Sinitsyn. Dichos resultados son a menudo contradictorios.

La computación cuántica transforma un estado cuántico simple en un estado con un resultado computacional. En solo un puñado de algoritmos cuánticos, este proceso se ajusta para superar los algoritmos clásicos. Un algoritmo sintonizado está especialmente diseñado para garantizar la interferencia constructiva de diferentes historias del sistema durante el cómputo, lo cual es clave para la computación cuántica. Por ejemplo, en el recocido cuántico, se puede ajustar la ruta dependiente del tiempo para problemas específicos. Los algoritmos cuánticos no sintonizados, los llamados heurísticos, se utilizan en computadoras de recocido cuántico. No garantizan dicha interferencia.

"Cualquier problema puede resolverse heurísticamente durante un tiempo infinito", dijo Sinitsyn. "Sin embargo, en la práctica, el tiempo de cálculo siempre es limitado. Los investigadores esperan que los efectos cuánticos al menos reduzcan la cantidad de errores para que el enfoque heurístico sea viable".

Para abordar las incertidumbres del método heurístico, Sinitsyn y el coautor Bin Yan establecieron un enfoque puramente analítico diferente para demostrar un proceso simple no sintonizado que resuelve cualquier problema computacional que pueda ser considerado por una computadora de recocido cuántico. La precisión de este cálculo se puede caracterizar en cualquier punto del tiempo de ejecución del cálculo.

Desafortunadamente, Sinitsyn y Yan descubrieron que esta precisión casi nunca es mejor que el rendimiento de un algoritmo clásico.

La razón es que la computación cuántica eficiente se basa en los efectos cuánticos, como la interferencia constructiva, cuando muchas historias cuánticas diferentes, que son experimentadas simultáneamente por un procesador cuántico, interfieren para ampliar la información útil en el estado final. Sin un ajuste fino, la interferencia adecuada se vuelve poco probable. Hay, sin embargo, raras excepciones, que dejan el nicho para la computación cuántica superior.

Otro hallazgo inspirador fue la observación de que el proceso considerado no se encuentra con la llamada transición vítrea de espín, que corresponde a una supresión extremadamente lenta de errores de cálculo y que es un gran inconveniente de las estrategias de cálculo de recocido clásicas.

Por lo tanto, los enfoques heurísticos de la computación cuántica finalmente pueden funcionar, pero deben considerarse con mucho cuidado. + Explora más

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