¿Es mi computadora cuántica mejor que la tuya?

El mismo medio físico, como la luz, puede usarse para construir tipos muy diferentes de computadoras cuánticas. Los investigadores están desarrollando un método para compararlos rigurosamente y decidir qué implementación será la más poderosa, eficiente y prometedora.

En un enfrentamiento entre un ordenador cuántico de variables discretas y otro de variables continuas, el rango estelar (Stellaria es un género de plantas herbáceas anuales o perennes, las stellaria, de las…) es un árbitro imparcial para decidir quién es más poderoso.
© U. Chabaud & M. Walschaers

Las computadoras ordinarias almacenan información como una secuencia de ceros y unos llamados bits. Para una computadora cuántica, preferimos usar qubits, ceros y unos que pueden manipularse usando las leyes y los fenómenos de la física cuántica (la física cuántica es el nombre general para un conjunto de teorías físicas…), como por ejemplo el entrelazamiento, este característica única de la mecánica cuántica (La mecánica cuántica es la rama de la física que tiene como objetivo estudiar y…) que permite vincular varios qubits en un estado común que sorprendentemente no puede verse como la coexistencia de dos qubits cada uno con un estado determinado La computadora basada en qubits se llama computadora cuántica de variable discreta.

Sin embargo, existe una alternativa cuántica con las computadoras cuánticas de variable continua, que actualmente varios investigadores y empresas están tratando de desarrollar. Estos son proyectos para máquinas que almacenarían información en forma de señales analógicas continuas. Si medimos tal señal, no obtenemos un cero o un uno, sino un número real (En matemáticas, un número real es un objeto construido a partir de números…) lo que sea. Las computadoras cuánticas de variable discreta y las computadoras cuánticas de variable continua, tal como las imaginamos, podrán hacer las mismas cosas y confiar en los mismos soportes físicos, como iones atrapados, fotónica o circuitos superconductores.

Sin embargo, estos dos tipos de ordenadores cuánticos son en principio totalmente diferentes y su realización presenta dificultades específicas que no son en absoluto iguales. Además, estas diferencias complican la comparación de computadoras cuánticas con variables discretas y computadoras cuánticas con variables continuas. Entonces, ¿cómo determinar qué computadora cuántica es la más poderosa o eficiente?

Para responder a esta pregunta y así orientar el desarrollo de las máquinas cuánticas, es importante encontrar una caracterización común de las propiedades cuánticas en el origen de la potencia de cálculo de estas diferentes máquinas. En un trabajo reciente, investigadores del Laboratorio Kastler Brossel (LKB, CNRS / Collège de France (Le Collège de France, ubicado en el número 11 de la plaza Marcelin-Berthelot en el Barrio Latino…) / ENS-PSL / Sorbonne (La La Sorbona es un complejo monumental en el Barrio Latino de París. Toma su nombre de la…) Universidad) y Caltech han desarrollado un marco comparativo de este tipo, relevante cuando se fabrican dos computadoras cuánticas diferentes con la misma implementación (La palabra implantación puede tienen varias acepciones:) física (Física (del griego φυσις, naturaleza) es etimológicamente…).

Para ello, se apoyaron en un nuevo formalismo cuántico denominado «estelar» que desarrollaron hace muy poco tiempo, del que surge una cantidad, el «rango estelar», que permite comparar los dos tipos de ordenadores cuánticos y cuantificar su potencia. . Concretamente, para las máquinas que operan sobre la explotación de las propiedades cuánticas de la luz, este rango estelar proporciona un medio para contar el número (La noción de número en lingüística se trata en el artículo «Número…) de fotones (En física de partículas, el fotón es la partícula elemental mediadora de la interacción…) que contribuyen al cálculo. Además, los cálculos en este nuevo formalismo muestran que una modalidad particular de entrelazamiento, el entrelazamiento no gaussiano, es esencial para el funcionamiento de las computadoras cuánticas.

Este nuevo marco comparativo abre por fin nuevas perspectivas, porque proporciona un lenguaje adaptado a la formulación de muchas nuevas preguntas de investigación (Investigación científica designa en primer lugar a todas las acciones emprendidas con vistas a…) que ayudarán a diseñar el computadoras cuánticas del futuro. Esta investigación se publica en Physical Review Letters.

Referencias

Recursos para la ventaja computacional cuántica bosónica (en física, una cuántica (palabra latina que significa «cuántos» y escrita…), U. Chabaud & M. Walschaers, Physical Review Letters, publicado el 2 de marzo de 2023.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.090602
Archivos abiertos arXiv

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