La compañía canadiense D-Wave afirma que sus ordenadores, que usan cubits superconductores, implementan el algoritmo de recocido cuántico. Pero no han demostrado que todos los cubits estén entrelazados entre sí durante la ejecución del algoritmo. Un nuevo artículo en Physical Review X demuestra que al menos logran que ocho cubits estén entrelazados.
No es suficiente, su algoritmo no ha demostrado ser más eficiente que el algoritmo clásico de recocido simulado. Además, hay fuertes indicios de que sus ordenadores se pueden simular de forma eficiente con ordenadores clásicos. Aún así la compañía considera un gran éxito su nuevo artículo. Geordie Rose siente el aliento de la gloria en su nuca.
El nuevo artículo técnico es T. Lanting et al., “Entanglement in a Quantum Annealing Processor,” Phys. Rev. X 4: 021041, 29 May 2014; arXiv:1401.3500 [quant-ph]. Algunos son muy optimistas, como Chris Lee, “A quantum (computing) gun revealed by quantum smoke. D-Wave’s quantum computer shows direct evidence of quantum goodness,” Ars Technica, 11 Jun 11 2014. Pero los expertos son más bien moderados al respecto, como Scott Aaronson, “Quantum computers are not known to be able to solve NP-complete problems in polynomial time, and can be simulated classically with exponential slowdown,” Shtetl-Optimized, 16 Jan 2014.
Las ventajas cuánticas prometidas por la empresa D-Wave requieren que la gran mayoría de sus cubits estén entrelazados durante la ejecución del algoritmo de recocido cuántico. Si solamente se entrelazan entre sí grupos pequeños, de unos pocos cubits, no se logra ninguna ventaja respecto a un ordenador clásico. De ahí que la mayoría de los expertos dude de que los ordenadores de D-Wave se puedan calificar como ordenadores cuánticos.
¿Por qué es tan difícil demostrar que los cubits de D-Wave se entrelazan en grupos grandes? Porque sus máquinas están diseñadas para ser escalables en el número de cubits, es decir, para que se puedan añadir muchos cubits (ya tienen una máquina con 1024 cubits). Esta escalabilidad impide acceder al estado de los cubits de forma indirecta, sin que se destruya cualquier tipo de entrelazamiento cuántico, durante la ejecución del algoritmo. Su gran ventaja práctica es su gran desventaja a la hora de demostrar su funcionamiento.
La imagen que abre esta entrada presenta un chip de D-Wave con 512 cubits superconductores. Está formado por una matriz de 8×8 de celdas individuales, cada una formada por 8 cubits. En el nuevo artículo presentan un novedoso sistema de medida del estado cuántico de una de estas celdas de 8 cubits. Ello les permite demostrar que, durante la ejecución del algoritmo con 512 cubits, al menos 8 de estos cubits (todos de la misma celda) se encuentran en un estado entrelazado.
La demostración no es espectacular, pues se basa en comparar los resultados medidos con las predicciones teóricas, pero es suficiente para convencer a la mayoría de los incrédulos. Hay que recordar que se requiere un gran alarde técnico para verificar el entrelazamiento entre ocho cubits aislados. No digamos ya cuando están en una celda dentro de un chip que posee otras 63 celdas similares. Por ello considero que se trata de un gran avance, sin lugar a dudas.
Sin embargo, repito, incluso si todos los cubits de las celdas se entrelazan entre sí dentro de las celdas, pero no hay entrelazamiento entre celdas contiguas, no se estará implementando el algoritmo de recocido cuántico. En dicho caso el ordenador de D-Wave con 512 cubits no será más eficiente que un ordenador clásico con 512 bits que implemente el algoritmo de recocido simulado.
El siguiente paso de la compañía D-Wave debería ser demostrar que al menos dos celdas de 8 cubits presentan estados entrelazados de al menos 16 cubits. No será fácil. Tampoco será una prueba definitiva. Pero acallará poco a poco muchas voces en contra.
Por supuesto, también seguirán subiendo el número total de cubits (o el número total de celdas de 8 cubits, o el número de cubits por celda). Su objetivo será demostrar en la práctica que su ordenador “cuántico” sirve para algo útil en la práctica, es decir, es capaz de resolver un problema fuera del alcance de los ordenadores clásicos actuales. No es un camino fácil. Pero la meta es la gloria.
Permíteme acabar con un comentario final. Mucha gente se pregunta cuándo los ordenadores “cuánticos” de D-Wave, si son cuánticos, serán útiles en la práctica. La respuesta es sencilla: los resultados publicados hasta ahora indican que no escalan bien y que nunca lo lograrán. Pero espero estar equivocado. La mayoría de la gente teme que estos ordenadores lleguen a ser capaces de descifrar las claves de sus tarjetas de crédito. Nunca lo lograrán. Con lo que sabemos a día de hoy es pura utopía.
La entrada Gran avance de D-Wave, sus chips entrelazan al menos ocho cubits fue escrita en La Ciencia de la Mula Francis.