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| Aunque el incipiente campo de la computación cuántica puede parecer llamativo y futurista, los ordenadores cuánticos tienen el potencial de realizar avances computacionales en tareas clásicamente irresolubles, como los protocolos criptográficos y de comunicación, la búsqueda y la física y química computacionales. Crédito: Graham Carlow/IBM |
La programación de ordenadores cuánticos requiere conocer el entrelazamiento, fenómeno en el que los resultados de las mediciones de los qubits están correlacionados. El entrelazamiento puede determinar la corrección de los algoritmos y la idoneidad de los patrones de programación.
Los qubits entrelazados dan lugar a la caracterización de Einstein de la "espeluznante acción a distancia". Pero esa potencia es a partes iguales una fuente de debilidad. Al programar, descartar un qubit sin ser consciente de su entrelazamiento con otro puede borrar la información guardada en el otro, poniendo en peligro la precisión del programa.
Los científicos del MIT han creado su lenguaje de programación para la computación cuántica. Este nuevo lenguaje, llamado Twist, puede describir y verificar qué piezas de datos están enredadas en un programa cuántico.
Para crear este nuevo lenguaje, los científicos utilizaron un concepto llamado Pureza. Este concepto refuerza la ausencia de entrelazamiento y da lugar a programas más intuitivos, con menos errores.
Charles Yuan, estudiante de doctorado en ingeniería eléctrica y ciencias de la computación del MIT y autor principal de un nuevo artículo sobre Twist, dijo: "Nuestro lenguaje Twist permite a un desarrollador escribir programas cuánticos más seguros al declarar explícitamente cuándo un qubit no debe estar enredado con otro. Dado que la comprensión de los programas cuánticos requiere entender el entrelazamiento, esperamos que Twist allane el camino hacia lenguajes que hagan más accesibles a los programadores los retos únicos de la computación cuántica".
El Twist está diseñado para ser lo suficientemente expresivo como para escribir programas para algoritmos cuánticos conocidos e identifica errores en sus implementaciones. Evaluaron el diseño modificando los programas para introducir un fallo relativamente sutil que un programador humano pudiera detectar. Se demostró que Twist podía identificar automáticamente los fallos y rechazar los programas.
Yuan afirmó: "Para aquellos que desconfían de la reputación "sórdida" de la cuántica en cuanto a su potencial para romper sistemas de encriptación, todavía no se sabe muy bien hasta qué punto los ordenadores cuánticos podrán alcanzar sus promesas de rendimiento en la práctica. Se está investigando mucho la criptografía post-cuántica, que existe porque ni siquiera la computación cuántica es todopoderosa. Hasta ahora, hay un conjunto particular de aplicaciones en las que la gente ha desarrollado algoritmos y técnicas en las que un ordenador cuántico puede superar a los ordenadores clásicos".
A partir de Twist, los científicos planean crear lenguajes de programación cuántica de más alto nivel.
Fred Chong, catedrático de informática Seymour Goodman de la Universidad de Chicago y científico jefe de Super. Tech, dijo: "Los ordenadores cuánticos son propensos a los errores y difíciles de programar. Al introducir y razonar sobre la "pureza" del código de un programa, Twist da un gran paso para facilitar la programación cuántica al garantizar que los bits cuánticos de un código puro no pueden ser alterados por otros bits que no estén en ese código."
Fuentes, créditos y referencias:
Charles Yuan, Christopher McNally, and Michael Carbin. Twist: Sound
Reasoning for Purity and Entanglement in Quantum Programs. DOI: 10.5281/zenodo.5541967