¿Una computadora cuántica ha resuelto el problema de los amigos y extraños?

Se ha utilizado una computadora cuántica hecha por la empresa canadiense D-Wave Systems para resolver un rompecabezas famoso en las matemáticas, conocido como el problema de los amigos y desconocidos (Party Problem), según el equipo de físicos en Canadá y los EEUU, que ha concretado la tarea. D-Wave describe el resultado como uno de los logros más significativos para sus dispositivos hasta la fecha, pero algunos físicos están siendo aguafiestas al permanecer escépticos de que haya algo de qué jactarse

A diferencia de las computadoras clásicas, que almacenan los bits de información en valores definitivos de 0 o 1, las computadoras cuánticas almacenan información en bits cuánticos (qubits) que existen como una superposición difusa de ambos. Este carácter mixto de la computación cuántica se extiende más allá de los qubits individuales: múltiples qubits pueden entrelazarse para que funcionen simultáneamente. Como resultado, las computadoras cuánticas deben ser capaces de resolver ciertos problemas —como factorizar grandes números— mucho más rápido que sus homólogos clásicos.

En principio, hay varios modos en que pueden trabajar las computadoras cuánticas. Un enfoque más convencional es realizar un cálculo mediante la operación en los qubit un paso por vez, de modo que en la etapa final la respuesta estará codificada en los estados qubit. Otra forma se llama computación cuántica adiabática, e implica dejar que todos los qubits evolucionen lentamente en condiciones cuidadosamente controladas de manera que el problema es descrito por su red de interacciones. A la computación cuántica adiabática le falta aún dar el resultado deseado en los estados finales qubit. Sin embargo, cuando se compara con los enfoques más convencionales, es menos susceptible a las influencias externas tales como el calor perdido, que puede destruir un cálculo cuántico.

El éxito y el escepticismo

Desde 2004, D-Wave ha estado tratando de construir computadoras cuánticas adiabáticas comerciales con qubits hechos de anillos superconductores. Fundada en 1999 y con sede en Burnaby, un suburbio de Vancouver, la firma ha publicado muchos resultados que dicen aportar pruebas de que su tecnología es capaz de realizar cálculos cuánticas. D-Wave ha suministrado dos de sus equipos a empresas de alto perfil, uno a un consorcio liderado por Google y el otro a la contratista de Defensa de EEUU Lockheed Martin. Pero a pesar de este aparente éxito, todavía hay una gran cantidad de escepticismo en la comunidad académica de cálculo cuántico acerca de las afirmaciones de la compañía.

Los resultados más recientes de D-Wave se refieren a un rompecabezas bien conocido en la matemática sobre la elaboración de una lista de invitados para una fiesta. El organizador de la fiesta quiere invitar a un número mínimo de personas de tal manera que haya un grupo de m personas que se conocen entre sí, y otro grupo de n personas que no se conocen entre sí. El matemático británico Frank Ramsey fue el primero en demostrar que siempre hay un número mínimo de personas, R (m, n), que cumple los criterios, aunque el cálculo puede ser complicado, a medida que crece la lista de invitados. Mostrar que R (3,3) es igual a seis es sencillo, pero el número de I (5,5) es actualmente desconocido y el número de I (6,6) está, supuestamente, más allá de cualquier computación clásica alcanzable de manera realista.

Este último trabajo fue hecho por William Macready y sus colegas de D-Wave, junto con el matemático Lane Clark en la Universidad del Sur de Illinois y el físico Frank Gaitan en el Laboratorio de Ciencias Físicas en Maryland. El equipo afirma haber utilizado una computadora D-Wave cuántica adiabática para determinar los números de R (3,3) y R (m, 2), con m entre cuatro y ocho. Aunque estas cifras ya eran conocidos, los investigadores afirman que su algoritmo cuántico, que se basó en 84 qubits, tenía muchas más posibilidades de encontrarlas que un algoritmo clásico en el mismo período de tiempo. «Por lo que sabemos», escriben los investigadores, «esta es la mayor implementación experimental de un algoritmo científicamente significativo de evolución adiabática.»

¿Montañas o granos de arena?

Sin embargo, otros investigadores no están convencidos de que la computadora de D-Wave haya conseguido nada notable. El matemático Greg Kuperberg en la Universidad de California en Davis, EEUU, dice que la computación adiabática es una estrategia genérica y «podría ser genial o pésima» dependiendo de cómo se implementa. Los resultados son «más allá de lo fácil», con cualquier estrategia tradicional, dice. «El artículo habla de las montañas y, a continuación, se trepa a unos granos de arena», añade.

Colin Williams, director de desarrollo de negocios y alianzas estratégicas en D-Wave, dice que no hay «ninguna duda» de que los dispositivos de su compañía son computadoras cuánticas. Señala que las últimas pruebas en una computadora D-Wave en la Universidad del Sur de California en Los Angeles, EEUU, indican que el dispositivo era, efectivamente, de naturaleza cuántica. «Si la gente lee nuestros artículos, verían que no hay duda alguna», dice.

Una forma en que D-Wave podría convencer a los escépticos es hacer el descubrimiento de un número de Ramsey que aún no conoce. Según Williams, la posibilidad de tal descubrimiento se puede dar con un ordenador D-Wave que contiene 2.048 qubits que se presentará en 2015.

La investigación se publica en la revista Physical Review Letters.

Fuente: Physics World. Aportado por Eduardo J. Carletti

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