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Profesores de Yale están en la carrera junto con Google e IBM para construir la primera computadora cuántica

Tomada de la red.

Robert Schoelkopf está a la vanguardia de un esfuerzo mundial para construir la primera computadora cuántica del mundo. Tal máquina, si se puede construir, usaría los principios aparentemente mágicos de la mecánica cuántica para resolver problemas que las computadoras de hoy en día nunca podrían.

Tres gigantes del mundo de la tecnología, Google, IBM e Intel, están utilizando un método iniciado por Schoelkopf, profesor de la Universidad de Yale y un puñado de otros físicos que compiten por construir una máquina que pueda acelerar significativamente todo, desde el descubrimiento de fármacos. a la inteligencia artificial. También lo hace una empresa de Silicon Valley llamada Rigetti Computing. Y a pesar de que ha permanecido bajo el radar hasta ahora, esos cuatro proyectos cuánticos tienen otro competidor notable: Robert Schoelkopf.

Después de que su investigación ayudó a alimentar el trabajo de tantos otros, Schoelkopf y otros dos profesores de Yale han comenzado su propia compañía de computación cuántica, Quantum Circuits.

Basada en el camino de Yale en New Haven, Connecticut, y respaldada por $ 18 millones en fondos de la firma de capital de riesgo Sequoia Capital y otros, la puesta en marcha es otra señal de que la informática cuántica, durante décadas un sueño lejano del mundo informáticos: se acerca más a la realidad.

“En los últimos años, nos ha resultado evidente para nosotros y para otras partes del mundo que sabemos lo suficiente sobre esto que podemos construir un sistema que funcione”, dijo el Sr. Schoelkopf. “Esta es una tecnología que podemos comenzar a comercializar”.

Los sistemas de computación cuántica son difíciles de entender porque no se comportan como el mundo cotidiano en el que vivimos. Pero este comportamiento contraintuitivo es lo que les permite realizar cálculos a un ritmo que no sería posible en una computadora típica.

Las computadoras de hoy almacenan información como “bits”, con cada transistor conteniendo un 1 o un 0. Pero gracias a algo llamado el principio de superposición – comportamiento exhibido por partículas subatómicas como electrones y fotones, las partículas fundamentales de luz – un bit cuántico, o “Qubit” puede almacenar un 1 y un 0 al mismo tiempo. Esto significa que dos qubits pueden contener cuatro valores a la vez. A medida que expandes el número de qubits, la máquina se vuelve exponencialmente más poderosa.

Todd Holmdahl, que supervisa el proyecto cuántico en Microsoft , dijo que imaginaba una computadora cuántica como algo que podría encontrar su camino a través de un laberinto. “Una computadora típica probará un camino y se bloqueará y luego probará otro y otro y otro”, dijo. “Una computadora cuántica puede probar todas las rutas al mismo tiempo”.

El problema es que almacenar información en un sistema cuántico por más de un corto período de tiempo es muy difícil, y este corto “tiempo de coherencia” conduce a errores en los cálculos. Pero en las últimas dos décadas, el Sr. Schoelkopf y otros físicos han trabajado para resolver este problema usando lo que se llama circuitos superconductores. Han construido qubits de materiales que exhiben propiedades cuánticas cuando se enfrían a temperaturas extremadamente bajas.

Con esta técnica, han demostrado que, cada tres años más o menos, pueden mejorar los tiempos de coherencia por un factor de 10. Esto se conoce como Ley de Schoelkopf, una oda juguetona a la Ley de Moore, la regla que dice la cantidad de transistores en la computadora las fichas se duplicarán cada dos años.”La Ley de Schoelkopf comenzó como una broma, pero ahora la usamos en muchos de nuestros trabajos de investigación”, dijo Isaac Chuang, profesor del Instituto de Tecnología de Massachusetts. “Nadie esperaba que esto fuera posible, pero la mejora ha sido exponencial”. Estos circuitos superconductores se han convertido en el área principal de la investigación de la computación cuántica en toda la industria. Uno de los antiguos alumnos del Sr. Schoelkopf ahora lidera el programa de computación cuántica en IBM. El fundador de Rigetti Computing estudió con Michel Devoret, uno de los otros profesores de Yale detrás de Quantum Circuits. En los últimos meses, después de tomar un equipo de investigadores de la Universidad de California en Santa Bárbara, Google indicó que está a punto de usar este método para construir una máquina que pueda lograr “supremacía cuántica”, cuando una máquina cuántica realiza una tarea eso sería imposible en su computadora portátil o en cualquier otra máquina que obedezca las leyes de la física clásica.

Hay otras áreas de investigación que parecen prometedoras. Microsoft, por ejemplo, apuesta a partículas conocidas como anyons. Pero los circuitos superconductores parecen ser los primeros sistemas que darán frutos reales.

La creencia es que las máquinas cuánticas eventualmente analizarán las interacciones entre las moléculas físicas con una precisión que no es posible hoy en día, algo que podría acelerar radicalmente el desarrollo de nuevos medicamentos. Google y otros también creen que estos sistemas pueden acelerar significativamente el aprendizaje automático, el campo de la enseñanza de computadoras para aprender tareas por sí mismos mediante el análisis de datos o experimentos con cierto comportamiento.

Una computadora cuántica también podría romper los algoritmos de cifrado que protegen los datos corporativos y gubernamentales más delicados del mundo. Con tanto en juego, no sorprende que tantas empresas apuesten por esta tecnología, incluidas las nuevas empresas como Quantum Circuits.

El mazo está contra los jugadores más pequeños, porque las grandes compañías tienen mucho más dinero para resolver el problema. Pero las nuevas empresas tienen sus propias ventajas, incluso en un área de investigación tan compleja y costosa.

“Pequeños equipos de personas excepcionales pueden hacer cosas excepcionales”, dijo Bill Coughran, quien ayudó a supervisar la creación de la vasta infraestructura de Internet de Google y ahora está invirtiendo en la compañía del Sr. Schoelkopf como socio en Sequoia. “Todavía tengo que ver grandes equipos dentro de grandes compañías que hacen algo tremendamente innovador”.

Aunque Quantum Circuits está utilizando el mismo método cuántico que sus competidores más grandes, el Sr. Schoelkopf argumentó que su compañía tiene una ventaja porque está abordando el problema de manera diferente. En lugar de construir una gran máquina cuántica, está construyendo una serie de pequeñas máquinas que pueden conectarse en red. Dijo que esto facilitará la corrección de errores en los cálculos cuánticos, una de las principales dificultades para construir una de estas máquinas complejas.

Pero cada una de las grandes compañías insiste en que tienen una ventaja, y cada una proclama a gritos su progreso, incluso si una máquina en funcionamiento aún está a años luz.

El Sr. Coughran dijo que él y Sequoia imaginan que Quantum Circuits evolucionará en una empresa que puede ofrecer computación cuántica a cualquier empresa o investigador que lo necesite. Otro inversor, Brendan Dickinson, de Canaan, dijo que si una compañía como esta desarrolla una máquina cuántica viable, se convertirá en un objetivo principal de adquisición.

“La promesa de una gran computadora cuántica es increíblemente poderosa”, dijo Dickinson. “Resolverá problemas que ni siquiera podemos imaginar en este momento”.

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