Los esfuerzos por avanzar en la computación cuántica también están elevando el listón de la computación clásica, lo que demuestra que estos caballos de batalla convencionales aún no han terminado.
Un sistema informático clásico especialmente modificado acaba de resolver un problema de física tan complejo que se pensaba que era imposible sin una computadora cuántica.
El problema es la simulación de lo que se llama cristales de espín, un estado de la materia en el que pequeños imanes a nivel atómico están colocados caóticamente.
Los vasos giratorios también son de naturaleza cuántica: existen en un estado de superposición, una combinación borrosa de posibles alineaciones.
El año pasado, los investigadores modelaron un sistema de vidrio de espín cuántico utilizando la computadora cuántica D-Wave Advantage2. Se afirmó en ese momento que se trataba de una hazaña impresionante, que sólo podría ser realizada por un sistema cuántico.
Ahora, un equipo del Instituto Flatiron en EE.UU. ha logrado resultados similares con una configuración de computadora clásica, siendo la innovación clave nuevos algoritmos de compresión que procesan la montaña necesaria de matemáticas de una manera más eficiente.
“Es esta compresión muy poderosa la que puede ser muy efectiva, pero es un objeto matemático bastante complejo”, dice el físico Joseph Tindall.
“Esto realmente es una especie de frontera, porque trabajar con estos objetos, especialmente en tres dimensiones, es muy poco transitado.
“Se necesitan códigos y algoritmos sofisticados para abordarlos; es un desafío de ingeniería de software en sí mismo”.
Tindall y su equipo del Instituto Flatiron parecen tener una gran habilidad para encontrar formas inteligentes de mejorar la capacidad de las computadoras clásicas. En 2024, destrozaron las expectativas de lo que se pensaba que era capaz de hacer la informática clásica, y ahora parece que lo han vuelto a hacer.
Una parte importante de este último desafío es que los vidrios giratorios exhiben un entrelazamiento cuántico, donde los imanes desordenados del material están “unidos” entre sí de maneras cada vez más complejas. A medida que el sistema crece, la cantidad de cálculos numéricos necesarios para realizar un seguimiento aumenta exponencialmente.
frameborder=”0″ enable=”accelerómetro; reproducción automática; escritura en portapapeles; medios cifrados; giroscopio; imagen en imagen; compartir web” referrerpolicy=”origen-estricto-cuando-origen-cruzado” enablefullscreen>La solución fueron las redes tensoriales: una forma de centrarse en las conexiones más esenciales del sistema, a partir de las cuales se puede deducir todo lo demás. El enfoque elimina la información redundante, similar a un archivo zip comprimido en un disco duro.
Las redes tensoriales se combinaron con un algoritmo más antiguo conocido como propagación de creencias, que extrae información de la simulación. Al igual que las redes tensoriales, la propagación de creencias es increíblemente eficiente, tan eficiente que algunos de los cálculos iniciales podrían realizarse en una computadora portátil normal.
“Es un poco más aproximado que algunos de los otros métodos, pero es mucho más barato y podemos aplicarlo mucho más directamente en muchos problemas más difíciles”, dice el físico Miles Stoudenmire.
Si bien las geometrías de vidrio giratorio más grandes modeladas por los investigadores requerían un chipset y una tarjeta gráfica costosos y de alto nivel, en lugar de una computadora portátil disponible en el mercado, todavía estaban usando una computadora que era muy clásica en el sentido tradicional.
Y las simulaciones realizadas por el equipo mostraron resultados tan buenos o incluso mejores que los logrados por la computadora cuántica, para sistemas de vidrio giratorio con estructuras reticulares cilíndricas, de diamante y cúbicas.
Esto definitivamente puede verse como un éxito para la computación clásica (con algunas matemáticas adicionales inteligentes aplicadas), pero no es una pérdida para la computación cuántica.
Comprender las áreas en las que las computadoras cuánticas realmente tienen (y no tienen) ventajas sobre el hardware actual ayudará a centrar la investigación futura.
También muestra cómo los sistemas informáticos clásicos pueden actuar como controles y soportes para los ordenadores cuánticos.
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Todavía hay muchas preguntas sobre la computación cuántica y sus capacidades potenciales, y estudios como este ayudarán a los investigadores a encontrar respuestas más rápidamente.
“El lado bueno del debate entre la computación clásica y la cuántica es que hay mucha sinergia entre el tipo de simulaciones que nos interesan y los códigos que escribimos y lo que se puede realizar en estas computadoras cuánticas”, dice Tindall.
“Eso puede ayudarnos a guiarnos, y también puede ayudar a guiar a los investigadores de computación cuántica, porque, obviamente, la barrera de entrada para nosotros para simular ciertas cosas es mucho más fácil que para ellos, porque no tenemos que construir una computadora cuántica”.
La investigación ha sido publicada en Science.