Factorizan el número 945 usando un ordenador probabilístico con 8 probits

Por Francisco R. Villatoro, el 18 septiembre, 2019. Categoría(s): Ciencia • Informática • Nanotecnología • Nature • Noticias • Science ✎ 12

Los ordenadores de D-Wave Systems no son cuánticos, son probabilísticos, aunque usan cúbits y afirman usar computación cuántica adiabática. Lo habitual es que los ordenadores probabilísticos usen probits (o p-bits) en lugar de cúbits (o q-bits). Se publica en Nature un ordenador probabilístico con hasta 8 p-bits capaz de factorizar números enteros. Con 4, 6 y 8 p-bits se ha logrado factorizar los números 35 = 5 × 7, y 161 = 23 × 7, y 945 = 63 × 15, resp. No parece un gran logro, pero se ha usado una nueva tecnología de probits usando uniones túnel magnéticas en la nanoescala cuyo comportamiento probabilístico tiene un origen cuántico; por ello, su comportamiento estocástico es similar al de un cúbit superconductor, aunque es imposible lograr un registro cuántico con múltiples probits en superposición cuántica. Por ello esta tecnología de computación adiabática con probits no puede alcanzar la eficiencia de la computación cuántica adiabática con cúbits entrelazados.

La unión nanomagnética (MTJ) usada para implementar el probit se muestra en la figura; su diseño es similar al usado en la tecnología MRAM (memorias RAM magnetorresistivas no volátiles). El elemento clave es un sándwich formado por dos materiales ferromagnéticos separados por un aislante, en concreto, CoFeB/MgO/CoFeB. Los dos estados en superposición cuántica son el estado magnético antiparalelo (AP), con una barrera túnel con resistencia alta, y el paralelo (P), con una barrera baja. En las memorias MRAM el estado tiene una vida muy larga, del orden de varios años, pero en la implementación de los probits se requieren vidas medias muy cortas, del orden de los milisegundos. Así los tiempos de cómputo de este ordenador rondan los cien milisegundos (una barbaridad para factorizar un número como 945).

El artículo es William A. Borders, Ahmed Z. Pervaiz, …, Supriyo Datta, “Integer factorization using stochastic magnetic tunnel junctions,” Nature 573: 390-393 (18 Sep 2019), doi: 10.1038/s41586-019-1557-9; más información en Dmitri E. Nikonov, “Stochastic magnetic circuits rival quantum computing,” Nature 573: 351-352 (18 Sep 2019), doi: 10.1038/d41586-019-02742-x.

Esta figura muestra el circuito implementado y los resultados obtenidos en la factorización de los tres números. El resultado es una distribución de probabilidad con picos en los factores. Por supuesto, la tecnología nanomagnética para factorizar números enteros está aún en su infancia. Faltan muchos avances para lograr implementar un ordenador probabilístico con miles de probits. Sin embargo, las dificultades a solventar son menores que las necesarias para lograr un ordenador cuántico con miles de cúbits.

¿Se podrán factorizar los números biprimos usados en el cifrado de información en la web? No lo creo, a pesar de lo que sugieren algunos medios; con n probits se podría factorizar un número biprimo de hasta 2n+2. La razón es que este tipo de tecnología de computación adiabática es muy lenta, requiere un cableado que parece difícil de escalar y trabaja a temperaturas criogénicas (menores de un kelvin); como resultado, me parece difícil concebir que algún día se alcance la supremacía probabilística (la resolución de un problema en un ordenador clásico no determinista imposible de resolver en el más potente superordenador clásico determinista del mundo).

Los algoritmos probabilísticos implementados en estos ordenadores no deterministas tienen el mismo cuello de botella que un algoritmo clásico de tipo Montecarlo a la hora de resolver el problema de la factorización de números enteros. A pesar de ello, habrá que esperar a que se implementen ordenadores con decenas de miles de probits para ver hasta dónde puede llegar esta tecnología. Por cierto, hasta donde me consta, el récord de factorización de un número biprimo con computación cuántica adiabática es 223 357 = 557 × 401 (logrado en 2017) y en un ordenador cuántico convencional (uno de IBM con 16 cúbits) es 4 088 459 = 2017 × 2027 (logrado en 2018).



12 Comentarios

  1. Please correct this comment … The Prime Numbers cannot be Factorized … That is why they are cousins ​​… You are referring to the compound number of two very large cousins ​​used in public keys … Thank you for your attention Can you prime the prime numbers used in the encryption of information on the web?

    Traducción al español
    Por favor corrijan este comentario … Los Números Primos no se pueden Factorizar … Por eso son primos … Usted se refiere tan vez al Número compuesto factor de dos primos muy grandes usados en las claves públicas … Gracias por su atención ¿Se podrán factorizar los números primos usados en el cifrado de información en la web?

  2. Can hoy Factorize the prime numbers used in the encryption of information on the web?

    Please correct this comment … Prime Numbers cannot be Factorized … That is why they are Primes​​… You are referring to the compound number of two very large Primes ​​used in public keys … Thank you for your feedback .

  3. 945=3^3*5*7 no es biprimo. Supongo que la confusión viene de la frase “Con 4, 6 y 8 p-bits se ha logrado factorizar los biprimos 35 = 5 × 7, 161 = 23 × 7, y 945 = 63 × 15, resp.”

      1. Hola, he visto este por Twitter, donde afirman: “In reaching this milestone, we show that quantum
        speedup is achievable in a real-world system and is not precluded by any hidden physical laws. Quantum
        supremacy also heralds the era of Noisy Intermediate- Scale Quantum (NISQ) technologies. The benchmark
        task we demonstrate has an immediate application in generating certifiable random numbers”

        https://drive.google.com/file/d/19lv8p1fB47z1pEZVlfDXhop082Lc-kdD/view

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