La computación cuántica híbrida potenciará también la clásica

Mientras IBM y la organización Fraunhofer-Gesellschaft presentan su primer ordenador cuántico comercial, los investigadores tratan de obtener mejores resultados de la computación cuántica haciéndola híbrida y combinándola con la tradicional. Quantum System One es la computadora más potente de Europa y se encuentra en un centro de datos de IBM en Ehningen, Alemania, y está abierto a estudiantes, universidades y empresas.

Los investigadores de la Universidad de Waterloo  han descubierto un método de computación nuevo y más eficiente para emparejar la confiabilidad de una computadora clásica con la fuerza de un sistema cuántico.

«En el futuro, las computadoras cuánticas podrían usarse en una amplia variedad de aplicaciones, incluida la ayuda a eliminar el dióxido de carbono de la atmósfera, el desarrollo de miembros artificiales y el diseño de productos farmacéuticos más eficientes», dijo Christine Muschik, investigadora principal del Instituto de Computación Cuántica ( IQC) y miembro de la facultad de física y astronomía de la Universidad de Waterloo.

 

El equipo de investigación de IQC, en asociación con la Universidad de Innsbruck, es el primero en proponer el enfoque basado en mediciones en un circuito de retroalimentación con una computadora normal, inventando una nueva forma de abordar los problemas informáticos duros. 

La computación híbrida, donde el procesador de una computadora normal y un coprocesador cuántico se emparejan en un ciclo de retroalimentación, brinda a los investigadores un enfoque más robusto y flexible que intentar usar una computadora cuántica sola.

Si bien los investigadores actualmente están construyendo computadoras híbridas basadas en puertas cuánticas, el equipo de investigación de Muschik estaba interesado en los cálculos cuánticos que podrían realizarse sin puertas. Diseñaron un algoritmo en el que se lleva a cabo un cálculo híbrido cuántico-clásico mediante la realización de una secuencia de medidas en un estado cuántico entrelazado.

La investigación teórica del equipo es una buena noticia para los desarrolladores y experimentadores de software cuántico porque proporciona una nueva forma de pensar sobre los algoritmos de optimización. El algoritmo ofrece una alta tolerancia a errores, a menudo un problema en los sistemas cuánticos, y funciona para una amplia gama de sistemas cuánticos, incluidos los coprocesadores cuánticos fotónicos.

 

Al eliminar la dependencia de las puertas cuánticas, Muschik y su equipo han eliminado la lucha con los recursos delicados y meticulosos y, en cambio, al utilizar estados cuánticos entrelazados, creen que podrán diseñar ciclos de retroalimentación que se puedan adaptar a los conjuntos de datos que las computadoras están investigando de una manera más eficiente.

El estudio, Eigensolver cuántico variacional basado en mediciones, que detalla el trabajo de los investigadores se publicó recientemente en la revista Physical Review Letters.

R. R. Ferguson et al, Measurement-Based Variational Quantum Eigensolver, Physical Review Letters (2021). DOI: 10.1103/PhysRevLett.126.220501

 

Este proyecto está financiado por CIFAR.

 

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