Esta nueva startup construyó una computadora cuántica de 256 qubit que batió récords


En 2019, Google anunció que su máquina de 53 qubits había alcanzado la supremacía cuántica, una tarea que una computadora convencional no podía hacer, pero IBM negó la afirmación. Ese mismo año, IBM lanzó su computadora cuántica de 53 bits. En 2020, IonQ introdujo un sistema de 32 qubit que, según la compañía, era «la computadora cuántica más poderosa del mundo». Y esta semana, IBM lanzó su nuevo procesador cuántico de 127 qubit, que el comunicado de prensa describe como una «pequeña maravilla del diseño». «La gran noticia desde mi punto de vista es que funciona», dijo Jay Gambetta, vicepresidente de computadoras cuánticas de IBM.

Ahora QuEra afirma haber fabricado un dispositivo con muchos más qubits que cualquier otro rival.

El objetivo final de la computación cuántica es, por supuesto, no jugar al Tetris, sino superar a las computadoras clásicas en la resolución de problemas prácticos. Los entusiastas creen que si estas computadoras son lo suficientemente potentes, tal vez en una década o dos, podrían tener efectos transformadores en áreas como la medicina y las finanzas, la neurociencia y la inteligencia artificial. Es probable que las máquinas cuánticas requieran miles de qubits para manejar problemas tan complejos.

Sin embargo, la cantidad de qubits no es el único factor que importa.

QuEra también está promoviendo la capacidad de programación mejorada de su dispositivo, donde cada qubit es un único átomo ultrafrío. Estos átomos están dispuestos con precisión mediante una serie de láseres (los físicos los llaman pinzas ópticas). Al posicionar los qubits, la máquina se puede programar en tiempo real durante el proceso de cálculo, ajustarse al problema a investigar e incluso reconfigurar.

“Diferentes problemas requieren que los átomos se coloquen en diferentes configuraciones”, dice Alex Keesling, CEO de QuEra y co-inventor de la tecnología. «Lo que hace que nuestra máquina sea única es que cada vez que la ejecutamos unas cuantas veces por segundo, podemos redefinir por completo la geometría y la conectividad de los qubits».

La ventaja atómica

La máquina QuEra se construyó de acuerdo con un plan y tecnologías que se perfeccionaron durante varios años, bajo la dirección de Mikhail Lukin y Markus Greiner de Harvard y Vladan Vuletić y Dirk Englund del MIT (todos los cuales forman parte del equipo fundador de QuEra). En 2017, un modelo anterior del dispositivo del grupo de Harvard usaba solo 51 qubits; En 2020 demostraron la máquina de 256 qubit. El equipo de QuEra espera alcanzar los 1,000 qubits en dos años y luego espera, sin cambiar mucho la plataforma, continuar escalando el sistema a más de cientos de miles de qubits.

Mario de QuEra qubits
Mario de QuEra qubits.

AHMED OMRAN / QUERA

Es la plataforma única de QuEra, la forma física en que se ensambla el sistema y el método mediante el cual se codifica y procesa la información, lo que debería permitir tales saltos de escala.

Mientras que los sistemas de computación cuántica de Google e IBM usan qubits superconductores e IonQ usa iones atrapados, la plataforma de QuEra usa matrices de átomos neutros que producen qubits con una coherencia impresionante (es decir, un alto grado de «cantidad»). La máquina utiliza pulsos de láser para hacer que los átomos interactúen y los estimulen a un estado de energía, un «estado de Rydberg» descrito por el físico sueco Johannes Rydberg en 1888, en el que pueden realizar lógica cuántica de manera robusta con alta precisión. Este enfoque de Rydberg para la computación cuántica se ha trabajado durante varias décadas, pero se requirieron avances tecnológicos, en láseres y fotónica, por ejemplo, para que funcione de manera confiable.

«Irrazonablemente exuberante»

Cuando el científico informático Umesh Vazirani, director del Centro de Computación Cuántica de Berkeley, se enteró por primera vez de la investigación de Lukin en esta dirección, se sintió «irracionalmente exuberante», parecía un enfoque maravilloso, aunque Vazirani cuestionó si sus intuiciones estaban relacionadas con la realidad. “Teníamos varios caminos bien desarrollados, como superconductores y trampas de iones, en los que se había trabajado durante mucho tiempo”, dice. “¿No deberíamos pensar en otros planes?” Se acercó a John Preskill, físico del Instituto de Tecnología de California y director del Instituto de Información y Materia Cuántica, quien le aseguró a Vazirani que su exuberancia estaba justificada.

Preskill encuentra interesantes las plataformas Rydberg (no solo QuEras) ​​porque producen qubits que interactúan fuertemente y que están fuertemente entrelazados, «y aquí es exactamente donde reside la magia cuántica», dice. «Estoy muy emocionado de ver el potencial de descubrir cosas inesperadas en un tiempo relativamente corto».

Además de simular y comprender la dinámica y los materiales cuánticos, QuEra trabaja en algoritmos cuánticos para resolver problemas de optimización asistida por computadora que son NP-completos (es decir, muy difíciles). “Estos son realmente los primeros ejemplos de ventajas cuánticas útiles en aplicaciones científicas”, dice Lukin.

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