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Un nuevo tipo de cálculo cuántico llamado muestreo de bosones es capaz de realizar cálculos que ninguna computadora clásica podría realizar en un período de tiempo razonable. Esta es la segunda vez que un algoritmo cuántico afirma lograr esta hazaña, conocida como supremacía cuántica, después de que Google reclamó la supremacía cuántica utilizando su dispositivo Sycamore en 2019.
El muestreo de bosones se basa en una extraña propiedad cuántica de los fotones, partículas de luz, que se muestran a medida que pasan a través de un divisor de haz, que divide un solo haz de luz en dos haces que se propagan. en diferentes direcciones. Si dos fotones idénticos golpean el divisor de haz exactamente al mismo tiempo, no se separarán, sino que se mantendrán unidos y ambos viajarán en la misma dirección.
Si dispara muchos fotones a través de una secuencia de divisores de haz varias veces seguidas, comienzan a surgir patrones en las trayectorias de los fotones que son extremadamente difíciles de simular o predecir con computadoras convencionales. La búsqueda de posibles conjuntos de rutas de fotones en esta configuración se denomina muestreo de bosones, y un dispositivo de muestreo de bosones es un tipo de computadora cuántica, incluso si lo es. # 39; tiene un enfoque muy estrecho.
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Un equipo dirigido por Jian-Wei Pan de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China construyó un dispositivo de muestreo de bosones llamado Jiuzhang utilizando pulsos de láser enviados a través de un laberinto de 300 divisores de haz y 75 espejos. . Un muestreador de bosones perfecto tendría una fidelidad de 1 en muchos ensayos, lo que significa que se ajusta perfectamente a las predicciones teóricas. Jiuzhang tenía una lealtad de 0,99.
Los investigadores calcularon que sería imposible simular el muestreo de bosones con tanta fidelidad en una computadora clásica; la supercomputadora japonesa Fugaku, la computadora clásica más poderosa, tardaría 600 millones de años al mundo, para lograr lo que Jiuzhang puede hacer en solo 200 segundos. Se dice que la cuarta supercomputadora más poderosa, Sunway TaihuLight, tarda 2.500 millones de años.
“Esto muestra que es posible lograr la supremacía cuántica utilizando el muestreo de bosones fotónicos, que mucha gente había dudado, y que representa una ruta material completamente diferente a la de los qubits superconductores utilizados. de Google ", dice Scott Aaronson de la Universidad de Texas en Austin.
Si bien este es un logro impresionante, la supremacía cuántica solo significa que este dispositivo es mejor que las computadoras convencionales en una tarea extremadamente específica. “No significa construir una computadora cuántica evolutiva, o una computadora cuántica universal, o una computadora cuántica útil”, dice Aaronson.
Cambiar el mecanismo de muestreo de bosones para permitir a los investigadores pausar el experimento, realizar mediciones y redirigir algunos de los fotones podría permitirle hacer más tipos de cálculos diferentes, pero este próximo paso será extremadamente difícil de lograr. Hasta entonces, el muestreo de bosones podría no ser muy útil.
"No está claro que el muestreo de bosones tenga alguna aplicación en sí mismo además de demostrar la supremacía cuántica", dice Aaronson. Sin embargo, dice, es posible que pueda ser útil en química cuántica o para generar números aleatorios para el cifrado.
Referencia de la revista: Ciencias, DOI: 10.1126 / science.abe8770
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