Por qué Quantum necesita un enfoque clásico de superioridad


En la última semana de septiembre, hubo muchas actividades. Primero, IBM introdujo una nueva instalación en Nueva York que admitirá un sistema 53Qubit (bit cuántico). Luego, en el fin de semana FT surgieron noticias sobre un nuevo artículo científico de Google sobre cómo los investigadores gigantes de búsqueda en Internet han logrado la supremacía cuántica, un término que describe la situación en la que funciona un algoritmo Sería casi imposible correr en una arquitectura de computadora clásica en comparación con una computadora cuántica.

Según el FT el artículo describe cómo una computadora cuántica de Google podría "realizar un cálculo en tres minutos y 20 segundos, lo que significa que tomamos la computadora clásica más moderna de hoy conocida como Summit en unos 10.000 años "

Esta semana D-Wave Systems también anunció planes para hacer que la computadora cuántica Advantage esté disponible para usuarios comerciales a través de la nube. Según D-Wave, el sistema cuántico Advantage admitirá una nueva plataforma de hardware y software que acelera y simplifica el despliegue de aplicaciones de computación cuántica.

"Las computadoras cuánticas son tan valiosas como las aplicaciones que los clientes pueden ejecutar", dijo Alan Baratz, director de producto de D-Wave. "Con el sistema cuántico Advantage, estamos construyendo la primera computadora cuántica diseñada para brindar beneficios comerciales.

"Nuestras inversiones en nuestra plataforma cuántica, que incluye el servicio Leap Quantum Cloud, el sistema Advantage Quantum y las herramientas Ocean Developer Tools, permiten a los clientes resolver problemas aún más complejos a mayor escala y dar vida a las aplicaciones cuánticas e híbridas. despertar

"Nuestros esfuerzos continuos para continuar produciendo y comercializando nuestra plataforma cuántica son buenos para el ecosistema en crecimiento y buenos para el sistema cuántico basado en computadora y, lo más importante, para nuestros clientes que desarrollan las primeras aplicaciones cuánticas comerciales.

Arquitecturas más altas

IBM cree que las computadoras cuánticas nunca serán "superiores" a las computadoras clásicas, sino que trabajarán con ellas, porque cada una tiene sus propias fortalezas. La idea es ejecutar algoritmos en una arquitectura híbrida.

Dario Gil, director de IBM Research, dijo: "Para que Quantum tenga un impacto positivo en la sociedad, el desafío es continuar construyendo y haciendo sistemas informáticos cuánticos verdaderamente programables universalmente reproducibles y confiables para una amplia gama de algoritmos cuánticos implementar programas. Esta es la única forma de realizar soluciones prácticas en computadoras cuánticas.

"Solo entonces alcanzamos la era del beneficio cuántico, cuando colectivamente & # 39; cuántico + clásico & # 39; Utilice sistemas para acelerar el descubrimiento en la ciencia y la creación de valor comercial en la economía. Este objetivo no se ha cumplido, independientemente de las acusaciones actuales. "

En general, una computadora cuántica no proporciona la precisión de una arquitectura de computadora clásica basada en decisiones binarias, 0 y 1-sí y no.

] Stefan Woerner, líder del mercado global en financiación cuántica y optimización en IBM, dijo: "Las computadoras clásicas usan la optimización binaria y toman muchas decisiones de sí / no que deben correlacionarse". Si agrega una variable binaria al problema, duplicará el número de verificaciones. "

En la práctica, esto significa que cuando se intenta resolver un problema de múltiples variables, los cálculos necesarios para realizar estas correlaciones aumentarán exponencialmente. Sin embargo, Woerner agregó: "Algunos problemas pueden formularse de manera similar a la química cuántica".

Este es el dominio de la computadora cuántica y puede ser utilizado por compañías como IBM en áreas como la mecánica cuántica, la genómica, la optimización de la cadena de suministro y los modelos de riesgo financiero.

Según Woerner, Las simulaciones de Monte Carlo son ​​un ejemplo de un algoritmo para finanzas en el que el uso de una computadora cuántica sobre un enfoque clásico ha demostrado ser ventajoso. La idea es generar aleatoriamente desarrollos de precios futuros basados ​​en modelos estadísticos. Según Woerner, al realizar las simulaciones millones de veces, se pueden evaluar los escenarios de precios. "Puede estimar una matriz de riesgo, pero para mejorar la estimación, deberá duplicar el número de muestras de datos".

Algunos de estos cálculos pueden llevar mucho tiempo. Después de la experiencia de Woerner, puede llevar horas o días que una gran cartera de evaluaciones de riesgo de crédito se ejecute en una arquitectura de computadora clásica. "Hemos desarrollado un algoritmo cuántico que puede acelerar esto", dijo.

Según Woerner, el algoritmo informático cuántico puede necesitar solo unos pocos miles de muestras en comparación con los millones que deben procesarse en una computadora clásica. "La interferencia cuántica puede revertir las respuestas falsas y amplificar las respuestas que nos interesan", dijo. "Esto nos permite ejecutar algunos algoritmos de manera más eficiente.

"Estimamos que una simulación de Monte Carlo tomaría 15 minutos para una cartera de un millón de activos. Sin embargo, si optimizamos, esto podría suceder casi en tiempo real. "

Sin embargo, hay un problema fundamental que dificulta el uso de dichos sistemas para usar computadoras cuánticas", dijo Woerner. "Las computadoras cuánticas son ruidosas hoy", dijo. "Sus operaciones tienen errores y puede acumular demasiados errores".

Los sistemas de computación cuántica deben estar diseñados para manejar estos errores. "A la larga, utilizaremos la corrección de errores con qubits físicos. Sin embargo, el objetivo de la corrección total de errores es muchos años en el futuro. Hoy hacemos lo mejor en máquinas ruidosas. "

IBM considera los algoritmos cuánticos híbridos como un enfoque que se puede usar hoy para lograr un grado de corrección de errores. En general, dicho sistema combina un circuito de retroalimentación entre una computadora clásica y una computadora cuántica para mejorar la precisión del algoritmo que se está ejecutando.



Software trazabilidad de Cea Ordenadores