El ordenador “cuántico” canadiense de 128 cubits de D-Wave Systems

D-Wave Systems es una empresa que fabrica ordenadores “cuánticos” adiabáticos con 128 cubits y recibe financiación de empresas como Google. Scott Aaronson (profesor del MIT) es el crítico oficial de los logros de este empresa. D-Wave Systems ha publicado artículos en revistas internacionales tan prestigiosas como Nature, pero no ha logrado demostrar que sus ordenadores cuánticos logren el entrelazamiento entre sus cubits, la “prueba del algodón” para todo ordenador cuántico. Scott ha impartido una charla de la AAAS en la Universidad de Columbia Británica y ha aprovechado para visitar (junto a John Preskill, John Martinis y Michael Freedman) los cuarteles centrales de D-Wave Systems. Antes de la visita le invitaron a galletas, pero decidió no tomar ninguna no vaya a ser que estuvieran envenenadas. Ya se sabe que más vale prevenir… Nos relata en su blog su visita “My visit to D-Wave: Beyond the roast-beef sandwich,” Shtel-Optimized, Feb. 21, 2012. Permíteme un resumen.

Punto #1: D-Wave One es una máquina con 128 (cu)bits que puede aproximar la solución de un problema de minimización NP-duro (el problema de minimizar la energía de un sistema de Ising con entre 90 y 100 espines con interacciones a pares según un grafo programable, la “entrada” de la máquina). Geordie Rose (junto a su máquina a la izquierda), que ganó el premio al Innovador Canadiense del Año 2011, y sus colegas afirman que el recocido cuántico de esta máquina es más rápido que el recocido estimulado clásico, lo que indica que la máquina es efectivamente un ordenador cuántico adiabático (en teoría solo sería más rápido si el ordenador “cuántico” logra entrelazar cubits durante la ejecución del algoritmo). Para Scott este resultado es interesante pero aún no está claro qué significa ya que no se puede asegurar que la coherencia cuántica juegue algún papel en el mismo.

Punto #2. Scott le ha preguntado a Mohammad Amin, líder del artículo de D-Wave del año pasado en Nature que demostraba el efecto túnel en un algoritmo de recocido cuántico con 8 cubits, si tenían algún tipo de prueba experimental de que hubiera entrelazamiento entre estos cubits. Amin le ha confesado que no la tienen (por ahora). La manera más fácil de demostrar el entrelazamiento es demostrar la violación de las desigualdades de Bell; otros grupos de investigación que también usan cubits superconductores lo han logrado, pero Amin confiesa que dicha verificación no es posible con el diseño actual de los ordenadores “cuánticos” que tiene D-Wave.

Punto #3: Este punto es el más interesante, en mi opinión. Scott confiesa que muchos expertos pensaba que D-Wave afirmaba que, aunque su ordenador “cuántico” no presente entrelazamiento entre cubits durante el cómputo (la decoherencia cuántica provoca que sus cubits de desentrelacen antes del inicio del algoritmo), su ordenador cuántico podía resolver problemas asintóticamente más rápido que un ordenador clásico. Sin embargo, Scott ha descubierto que esto no es lo que afirma D-Wave. Ellos creen que su sistema sistema pierde la decoherencia de forma casi inmediata en la base de autoestados de la energía, pero que ellos creen que no la pierde en la base “computacional” (se producen algunos entrelazamientos durante las etapas intermedias del algoritmo). Esta idea es la que subyace a la computación cuántica adabiática y la razón por la que desde D-Wave se cree que tienen un ordenador cuántico. Sin embargo, los expertos son escépticos respecto a que pueda haber decoherencia en la base de la energía sin que la haya en la base de autoestados computacionales (al menos esto nunca ha sido demostrado de forma experimental).

Mientras D-Wave no demuestre que existe entrelazamiento entre los cubits durante la ejecución de su algoritmo todos sus logros seguirán puestos en duda por los expertos. Nadie entiende por qué centra sus esfuerzos en incrementar el número de cubits en lugar de demostrar el entrelazamiento, aunque sea parcial, durante el cálculo. Scott recomienda a D-Wave que se centre en este asunto.

En la web y en la blogosfera mucha gente afirma que no importa si los sistemas de D-Wave funcionan de forma cuántica o no lo hacen, o si utilizan la coherencia cuántica o no, mientras resuelvan problemas prácticos más rápido que un ordenador clásico. La palabra “cuántica” la utilizan para atraer dinero, interés y a jóvenes investigadores. Quién le daría 10 millones de dólares a una empresa para implementar un algoritmo de recocido estimulado que permita simular un sistema de Ising con 90 bits. Según Scott, nadie. Más aún, cuando el ordenador con el que estás leyendo esto puede realizar esa tarea millones de veces más rápido que el ordenador “cuántico” D-Wave One.

En resumen, Scott no ha cambiado de opinión sobre D-Wave tras la visita. Mientras no demuestren que su ordenador es cuántico, su ordenador seguirá siendo “cuántico” y sus logros serán puestos en duda por los expertos (y por quien escribe esto en este blog).

Más información sobre D-Wave Systems en este blog: 26 enero 2008, “Computación cuántica adiabática (o el “primer” ordenador cuántico comercial),” 12 marzo 2008, “Conferencia en la Universidad de Málaga = Orión, el “primer” computador cuántico comercial – Una introducción a la computación cuántica adiabática,” 18 mayo 2009, “Tras Orion, Rainier, un ordenador cuántico adiabático de D-Wave Systems de 128 cubits,” 13 mayo 2011, “Inaudito, D-Wave Systems logra publicar un artículo en Nature,” 6 junio 2011, “Por primera vez en la historia se vende un ordenador cuántico “D-Wave One”.”

7 Comentarios

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planck

En mi opinión inexperta si es cierto que el “recocido cuántico” del ordenador “cuántico” adiabático de D-Wave permite implementar un algoritmo de forma mas rápida que cualquier computador clásico entonces tiene que existir en algún momento cierto grado de entrelazamiento o superposición cuántica entre qbits. Es cierto que es fundamental que D-Wave demuestre que hay realmente entrelazamiento, sin embargo, pienso que si consiguen implementar con más qbits un algoritmo más complejo que demuestre de forma clara que es más eficiente que cualquier computador clásico entonces el entrelazamiento cuántico en el cómputo quedará prácticamente demostrado y justificaría las inversiones realizadas (aunque parece que la encriptación de las transferencias bancarias seguirá siendo segura al menos otros 10 años o más).

emulenewsemulenews

Planck tienes toda la razón, sobre todo al afirmar “si es cierto…” pues lo miden ellos; por supuesto, si lograran muchísimos más cubits y siguieran escalando bien su speedup llegará un momento en que su “ir más rápido” será tan rápido que no habrá ninguna duda. El problema es que han llegado a 128 cubits hace un par de años y les está costando mucho avanzar a partir de ahí (en 2 años avanzaron de 16 a 128 y en los dos últimos años no han avanzado nada, que se sepa, claro).

físicofísico

A los computadores cuánticos todavía les queda mucho. E incluso cuando lo consigan tampoco parece que podrán atacar problemas complicados. Podrán resolver sistemas de ecuaciones lineales más rápido (si cuentan con suficientes bits) o factorizar números grandes y quebrar RSA (si cuentan con suficientes bits). Sin embargo los expertos del campo afirman que aunque tengan suficientes bits los problemas NP o NP-completos se les resistirán. Estos problemas crecen demasiado con el tamaño. Para tamaños pequeños se pueden resolver incluso con la cuenta la vieja, pero para tamaños apreciables ni los computadores cuánticos los resuelven exactamente. Es el poder de la combinatoria.

rrtucci

“Podrán resolver sistemas de ecuaciones lineales más rápido”
Falso. Leete el paper de Seth Lloyd y Aram Harrow. Usando ese algoritmo, la solucion del sistema de ecuaciones aparece dentro de los coeficientes de una superposicion de estados cuanticos. Por tanto, el algoritmo no te da directamente la solucion del sistema de ecuaciones . Solo te da un estado cuantico que “sabe” la solucion,

Mario Alberto

El problema recae en la manera clásica de hacer las cosas (física clásica) estamos hablando de mecánica cuántica leyes totalmente distintas así que no creo que podamos ver ordenadores cuánticos aun que exista la tecnología si no podemos aceptar dualidades y mas pensar en mas dimensiones así que un algoritmo que sea realmente vasado en leyes cuánticas no existe y las primeras personas que piensan así no se dedican a pensar en programación dedican su tiempo a resolver dudas que salen tras responder otra pregunta. Por ahora apuesto más a procesadores magnéticos ya que estos al funcionar bajo polos pueden llevar al límite la tecnología actual en computación ya que un campo magnético puede tener muchos polos imaginen un procesador de esta índole algo similar al cuántico sin las barreras físicas de este lo mejor de ambos mundos al alcance de la mano lo malo es que no invierten en esta tecnología ya que abría que estudiar a profundidad el magnetismo y sabemos que esta relacionado con gravedad y aceleración y energía áreas actualmente intocables gracias al petróleo (interés económico).

Juan CarlosJuan Carlos

Perfecto! Mario Alberto. Entrelazamiento o superposición cuántica al 100% con tu comentario.
Saludos desde Argentina.

DibbelessDibbeless

Apesar de la duda e incluso cuando exista para su aprovechamientos aun faltaria una arquitectura mejor que pueda llegar a optimizar y obtener mejores recursos del computador cuantico, y aprovecharlo al 100

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