La computación cuántica está 100.000 veces por debajo de la utilidad científica, según un nuevo test

Los ordenadores cuánticos actuales se encuentran aproximadamente cinco órdenes de magnitud por debajo de la capacidad de cómputo necesaria para abordar problemas científicos reconocidos, según un nuevo estudio de referencia publicado en el servidor de preimpresión arXiv. El hallazgo, realizado por investigadores de los Laboratorios Nacionales Sandia con contribuciones de Quantinuum y NVIDIA ↘ 3.36%, introduce un marco denominado QUOPS (por sus siglas en inglés: Quantum Universal Operations Performance System) que mide tanto la escala de los circuitos que puede ejecutar una máquina como la velocidad a la que los completa.thequantuminsider+1

Un nuevo rasero para las máquinas cuánticas

Los fabricantes de hardware cuántico suelen describir sus sistemas mediante el recuento de cúbits, la precisión de las puertas y la velocidad de las mismas, pero estas métricas a nivel de componentes no siempre predicen cómo rendirá una máquina completa en un cálculo sustancial. QUOPS, en cambio, trata el ordenador cuántico como un sistema integral, evaluándolo con circuitos aleatorizados de diversos anchos y profundidades, para luego comprobar si la salida supera un umbral de precisión predefinido.thequantuminsider+1

El test de referencia sintetiza el rendimiento en dos números: Q, que representa el circuito cualificado más grande que la máquina puede ejecutar, y omega, el número efectivo de operaciones cuánticas completadas por segundo a esa escala. Juntos capturan una relación de equilibrio que las especificaciones individuales ocultan.thequantuminsider

Compensaciones entre arquitecturas

Los investigadores probaron la referencia en procesadores de Google Alphabet Inc. ↗ 3.06%, IBM International Business Machines Corporation ↗ 2.38% y Quantinuum. Willow de Google y Boston de IBM, ambos sistemas superconductores, ejecutaron operaciones más rápido y generaron tasas de QUOPS más altas. El procesador de iones atrapados Helios de Quantinuum, que ofrece conectividad total entre cúbits, gestionó con éxito circuitos más grandes y logró una puntuación Q más alta, aunque operó a una velocidad menor.quantinuum+1

La comparación no corona a una arquitectura como superior. Más bien, los resultados muestran que las máquinas alcanzan el rendimiento mediante diferentes combinaciones de precisión, velocidad y conectividad: compensaciones que pueden importar de forma distinta según la carga de trabajo.thequantuminsider

El camino hacia la utilidad científica

Al mapear los requisitos de recursos para problemas como la factorización de RSA-2048 y el cálculo de autovalores de energía de FeMoco, los investigadores estimaron puntuaciones Q de referencia del orden de cientos de millones. El hardware actual se queda unas 100.000 veces corto respecto a esos objetivos, lo que refuerza el impulso actual hacia la computación cuántica tolerante a fallos, la cual utiliza la corrección de errores para proteger los cálculos del ruido acumulado.quantumcomputingreport+1

El equipo también aplicó QUOPS a una pequeña configuración tolerante a fallos que utiliza hasta ocho cúbits lógicos en el Helios-1 de Quantinuum, demostrando que este mismo test puede evaluar tanto las máquinas actuales de cúbits físicos como los sistemas emergentes de cúbits lógicos. El artículo aún no ha sido sometido a revisión por pares.thequantuminsider+1