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| El salto cuántico de China: presentación de Jiuzhang 3.0, el prototipo de ordenador cuántico que supera a los superordenadores más rápidos del mundo |
China acaba de anunciar un gran avance en computación cuántica al afirmar que su nuevo ordenador cuántico basado en la luz, Jiuzhang 3.0, puede realizar cálculos que están fuera del alcance de cualquier superordenador clásico. El dispositivo, desarrollado por un equipo dirigido por el físico Pan Jianwei, de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, utiliza fotones como unidades básicas de información cuántica y puede manipularlos con una compleja red de cristales y espejos. Los investigadores afirman que Jiuzhang 3.0 puede resolver un problema matemático específico, conocido como muestreo de bosones de Gauss, en un microsegundo, mientras que el superordenador más rápido del mundo, Frontier, necesitaría más de 20.000 millones de años para completar la misma tarea.
Los ordenadores cuánticos son máquinas que explotan las extrañas propiedades de la física cuántica, como la superposición y el entrelazamiento, para realizar operaciones imposibles o impracticables para los ordenadores convencionales. Los ordenadores cuánticos pueden revolucionar varios campos, como la criptografía, la optimización, la inteligencia artificial y el diseño de materiales. Sin embargo, construir un ordenador cuántico a gran escala es extremadamente difícil, ya que los sistemas cuánticos son muy sensibles al ruido y los errores. Existen diferentes enfoques para realizar la computación cuántica, como el uso de circuitos superconductores, iones atrapados o fotones. Cada enfoque tiene sus ventajas e inconvenientes, y aún no hay un claro vencedor.
Los ordenadores cuánticos basados en la luz tienen algunas características atractivas, como ser rápidos, escalables y compatibles con las tecnologías ópticas existentes. Sin embargo, también se enfrentan a algunos obstáculos importantes, como generar y detectar suficientes fotones para lograr una ventaja computacional significativa sobre los ordenadores clásicos. Aquí es donde entra Jiuzhang 3.0. El dispositivo recibe su nombre de un antiguo libro de texto de matemáticas chino y es la tercera versión de una serie de ordenadores cuánticos fotónicos desarrollados por el equipo de Pan. La primera versión, Jiuzhang 1.0, se presentó en 2020 y demostró la supremacía cuántica por primera vez con un sistema fotónico. La supremacía cuántica es un hito en el que un ordenador cuántico puede realizar una tarea intratable para cualquier ordenador clásico. La segunda versión, Jiuzhang 2.0, se anunció en 2021 y consiguió multiplicar por un millón la velocidad de su predecesor.
Jiuzhang 3.0 es un ordenador cuántico programable que puede ejecutar diferentes algoritmos en función de la información introducida por el usuario. Consta de 255 fotones detectados, más del doble que la versión anterior. El dispositivo utiliza una técnica llamada luz exprimida para generar más fotones con menos ruido. También emplea un mecanismo de retroalimentación adaptativa para optimizar el rendimiento del sistema. Los investigadores probaron Jiuzhang 3.0 en el muestreo de bosones gaussianos, un problema que consiste en simular el comportamiento de los fotones que pasan por un circuito óptico aleatorio. Demostraron que Jiuzhang 3.0 puede calcular las muestras más complejas del muestreo de bosones gaussianos en un microsegundo.
Los investigadores afirman que Jiuzhang 3.0 no sólo es más rápido que cualquier superordenador clásico, sino también que cualquier otro ordenador cuántico del mundo. Afirman que Jiuzhang 3.0 ha superado al procesador cuántico Sycamore de Google, que alcanzó la supremacía cuántica en 2019 con un sistema superconductor. También afirman que Jiuzhang 3.0 ha superado al procesador cuántico Borealis de Xanadu, que es otro sistema fotónico que afirmaba acceder a hasta 219 fotones en 2021. Sin embargo, algunos expertos han advertido de que comparar distintos tipos de ordenadores cuánticos no es sencillo, ya que utilizan plataformas físicas diferentes y puntos de referencia distintos.
Los investigadores reconocen que Jiuzhang 3.0 aún está lejos de ser un ordenador cuántico universal capaz de ejecutar cualquier algoritmo arbitrario. Afirman que el muestreo de bosones gaussianos es un problema de nicho que tiene aplicaciones prácticas limitadas. También afirman que Jiuzhang 3.0 no tiene corrección de errores, lo que significa que no puede corregir los inevitables errores que se producen durante las operaciones cuánticas. Admiten que aún quedan muchos retos técnicos por superar antes de que la computación cuántica fotónica pueda convertirse en una tecnología viable para problemas del mundo real.
No obstante, los investigadores afirman que Jiuzhang 3.0 supone un importante paso adelante en el desarrollo de la computación cuántica y demuestra el liderazgo de China en este campo. Afirman que Jiuzhang 3.0 muestra la potencia y el potencial de la computación cuántica basada en la luz y abre nuevas posibilidades para explorar la física cuántica y la ciencia de la información.