El procesador cuántico IBM Nighthawk r2 completa un experimento de muestreo de circuitos aleatorios, generando un millón de muestras en 19 segundos, frente a los 110 años requeridos por una supercomputadora.

Según informes de medios extranjeros, el equipo de investigación Blue Qubit de Estados Unidos ha completado un experimento de muestreo de circuitos aleatorios utilizando el último procesador cuántico Nighthawk r2 de IBM, generando 1 millón de muestras en solo 19 segundos. El equipo de investigación estima que, si se utilizara un método de cálculo clásico en la supercomputadora Frontier para completar una tarea de igual escala, se necesitarían aproximadamente 110 años. El procesador cuántico superconductor IBM Nighthawk r2 utilizado en este experimento cuenta con 120 qubits programables, y el equipo seleccionó 61 de esos qubits para ejecutar el experimento en el entorno de ejecución estándar de IBM en la nube, sin realizar calibraciones o ajustes especiales adicionales.

El experimento utilizó el “muestreo de circuitos aleatorios” (RCS), que no está dirigido a tareas de aplicación práctica como el desarrollo de medicamentos o la simulación de materiales, sino que es una prueba de referencia para comparar la capacidad de cálculo cuántico con la de cálculo clásico. Los investigadores aumentaron continuamente la complejidad del circuito cuántico, y en la prueba crítica de 36 ciclos, el circuito contenía 918 puertas de dos qubits, y el Nighthawk r2 completó 1 millón de muestreos en 19 segundos de tiempo de ejecución del QPU, obteniendo 1 millón de resultados compuestos por 0 y 1.

La computación cuántica demuestra una ventaja computacional significativa

El equipo de investigación luego utilizó el método de “contracción de redes tensoriales” para estimar la cantidad de cálculos necesarios para que una computadora clásica completara una tarea similar. Los resultados mostraron que, dado un nivel de fidelidad y un modelo de muestreo, generar un conjunto equivalente de 1 millón de muestras requeriría aproximadamente 1.2 × 10²⁷ operaciones de máquina, y según el rendimiento sostenido de la supercomputadora Frontier, se estima que esto tomaría alrededor de 110 años.

Este resultado fue denominado por el equipo de investigación como una demostración de “ventaja cuántica”, y su particularidad radica en que no se utilizó un equipo especializado que solo puede operar en un entorno de laboratorio, sino un procesador cuántico comercial accesible a través de la plataforma en la nube de IBM. Los investigadores también han hecho públicos los circuitos relevantes, las muestras experimentales y el código de análisis, lo que permite a otros investigadores reproducir el experimento utilizando el mismo procesador en la nube de IBM.

Sin embargo, “19 segundos frente a 110 años” no significa que las computadoras cuánticas ya estén por delante de las supercomputadoras tradicionales en todas las tareas. Los 19 segundos son el tiempo real de ejecución del QPU para la tarea de muestreo central, mientras que los 110 años son un valor estimado basado en algoritmos clásicos específicos, supuestos de cálculo y el rendimiento de Frontier, y no representan el tiempo medido de Frontier ejecutando la misma tarea.