Los científicos e ingenieros de las Universidades de Bristol y Australia Occidental han desarrollado cómo simular eficientemente una "caminata cuántica" en un nuevo diseño para una computadora cuántica primitiva.
Las computadoras cuánticas tienen un potencial significativo para abrir direcciones completamente nuevas para procesar información y revisar la forma en que pensamos y usamos la ciencia de la computación. Las computadoras modernas ya juegan un papel muy importante en la sociedad: rutinariamente manejan y procesan grandes cantidades dedatos y resolver cálculos a una velocidad increíble. Sin embargo, hay algunos problemas que simplemente no pueden resolver en una cantidad de tiempo útil, no importa cuán rápido se vuelvan. El concepto de una computadora cuántica tiene como objetivo abordar esto, explorar la computación y resolveral menos algunos de estos problemas que las computadoras clásicas no pueden.
El estudio publicado hoy en Comunicaciones de la naturaleza , informa una fuerte evidencia de que con este método ya se puede ver algo significativo con una computadora cuántica primitiva que no se puede ver con una computadora clásica. Los primeros pasos hacia esto se han implementado en el laboratorio de Bristol.
La Dra. Ashley Montanaro, profesora de Matemática Aplicada y becaria EPSRC de la Facultad de Matemáticas de la Universidad de Bristol, dijo: "Una computadora cuántica es una máquina diseñada para usar la mecánica cuántica para resolver problemas de manera más eficiente que cualquier computadora clásica posible.
"Conocemos algunos algoritmos que pueden ejecutarse en tales máquinas y es un desafío abierto y emocionante encontrar más. Pero la mayoría de los algoritmos cuánticos que conocemos necesitan ejecutarse en una computadora cuántica a gran escala para ver una mayor velocidad".
La construcción de una computadora cuántica a gran escala es uno de los mayores desafíos de ingeniería en la actualidad. Existe un esfuerzo mundial creciente para desarrollar una y necesita un esfuerzo sustancial de una amplia gama de experiencia, incluso como parte del Programa Nacional de Tecnologías Cuánticas del Reino Unido UKNQT .Los resultados podrían ser enormes, ofreciendo formas rápidas y baratas de diseñar nuevos materiales y nuevos productos farmacéuticos.
Pero ahora está surgiendo un campo de investigación que puede ayudar a acelerar la comprensión de cómo funcionarán las computadoras cuánticas y cómo los usuarios pueden aplicarlas. Examinar el poder de los diseños más pequeños y primitivos para computadoras cuánticas indica que antes de lo que pensábamos, las máquinas cuánticas podríanSupera las capacidades de la informática clásica para tareas muy específicas: "Boson Sampling" es un ejemplo reciente impulsado por lo que está disponible experimentalmente muy pronto.
Las grandes preguntas que enfrentan los investigadores incluyen qué pueden hacer estos procesadores cuánticos primitivos que sea útil para alguien y qué tan sofisticados deben ser. Los resultados publicados en el documento de hoy ayudan a responder esta pregunta, al ver cómo simular tipos particulares de unfenómeno llamado la caminata cuántica.
La caminata cuántica a primera vista es abstracta. Pero es la versión mecánica cuántica de modelos muy útiles como el movimiento browniano y la "caminata aleatoria del marinero borracho". La diferencia clave es que la partícula en la caminata cuántica está dotada del principiode superposición cuántica. Esto ha permitido que otros investigadores demuestren que son una nueva forma de pensar sobre cómo podrían operar las computadoras cuánticas a gran escala y crear algoritmos cuánticos útiles.
Xiaogang Qiang, estudiante de doctorado en la Facultad de Física que implementó el experimento, dijo: "Es como si la partícula pudiera explorar el espacio en paralelo. Este paralelismo es clave para los algoritmos cuánticos, basados en caminatas cuánticas que buscan en grandes bases de datos de manera más eficiente que nosotros".puede actualmente "
El Dr. Jonathan Matthews, EPSRC Early Career Fellow y profesor de la Facultad de Física y el Centro de Fotónica Cuántica, explicó: "Un resultado emocionante de nuestro trabajo es que podemos haber encontrado un nuevo ejemplo de física de la caminata cuántica que podemos observarcon una computadora cuántica primitiva, que de lo contrario una computadora clásica no podría ver.
"Estas propiedades ocultas tienen un uso práctico, quizás para ayudar a diseñar computadoras cuánticas más sofisticadas"
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Materiales proporcionado por Universidad de Bristol . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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