Divulgación Computación cuántica. Vídeo explicativo

[Alriga]

Introducción a la computación cuántica en forma de vídeo, "Quantum Computers Explained – Limits of Human Technology"
Con subtítulos en castellano:

Saludos.

[Julián]

Re: Computación cuántica. Vídeo explicativo

El computador cuántico ya existe y es desarrollado en conjunto con la nasa. El D-wave 2x system.

http://www.dwavesys.com/d-wave-two-system

Pueden leer también acá http://www.dwavesys.com/sites/defaul...eral_0915F.pdf

En resumén se utiliza metal de niobio a una temperatura cercana al cero absoluto 9.2 K, donde el conductor presente la propiedad de superconductividad. Se hace circular una corriente en sentido horario o antihorario y el metal presenta un campo magnético con 2 tipos de sentidos y un estado superpuesto en el transistorio para luego decaer en uno de los 2 estados. Cada circuito cerrado del semiconductor tiene la posibilidad de representar lógicamente un qbit.

La programación en cuanto a desarrollo aritmético es posible realizarlo mediante matlab o mathematica o es posible programarla utilizando C, C++ y phyton. Según los compiladores desarrollados hasta el momento. Por supuesto la compilación en cuanto a la generación del código es un paradigma diferente en cuanto a que el sistema es probabilístico y no determinista.

¿es eficiente alcanzar esa temperatura? pues no, consume mucha energía pero en el espacio eso se puede resolver y la primera aplicación sería la espacial. Luego habría que buscar una alternativa para la eficiencia energética o superconductores a nivel cercano al las condiciones ambientales normales. O según mi parecer, utilizar fotones en donde la codificación lógica estaría en la polaridad o en la cantidad de estos pero al parecer estaría todabía involucrado el problema de la temperatura ya que en el cero absoluto hay menor interacción con respecto al campo electrónico de la materia.

[Alriga]

Re: Computación cuántica. Vídeo explicativo

Hola Julián saludos y gracias por tu comentario, no sé si conoces que hay opiniones de algunos expertos informáticos que afirman que, de momento, el D-Wave X2 es todavía solo propaganda. Esto es lo que dice Francis Villatoro en su blog:

"... Habrás leído que “Google dice que su ordenador cuántico es 100 millones de veces más rápido que uno convencional” y otros titulares similares. Pero, lo siento, la noticia es falsa.
Supuestamente D-Wave X2 es un ordenador cuántico adiabático que implementa un algoritmo concreto, llamado recocido cuántico (la versión cuántica del algoritmo de recocido simulado)
El recocido cuántico es más eficiente que el recocido clásico cuando los cubits se encuentran entrelazados entre sí. Gracias a ello (el llamado paralelismo cuántico) se exploran de forma simultánea muchos mínimos al mismo tiempo (estados en superposición cuántica). Sin embargo, aún no se ha demostrado que D-Wave X2 sea una máquina que implemente un recocido cuántico.
¿Cómo saber si D-Wave X2 ejecuta el algoritmo de recocido cuántico o su versión clásica? Como no se puede comprobar de forma experimental que los cubits se encuentren agrupados en estados con coherencia cuántica, lo único que se puede hacer es comparar el tiempo de cómputo con una implementación clásica.
¿Cómo podemos saber entonces si D-Wave X2 implementa el recocido cuántico? La opción elegida por D-Wave Systems, que Google copia, es comparar los tiempos con una implementación del algoritmo de recocido simulado. Pero obviamente, simular una máquina que ejecuta un algoritmo es mucho más lento que ejecutar dicha máquina.
Pero es que además se compara con la implementación de un algoritmo pésimo de recocido clásico. ¿Por qué usar esta implementación y no cualquier otra? Porque todas las implementaciones comerciales dejarían por los suelos a D-Wave Systems (una máquina muy lenta). Si quieres un caballo ganador, pero solo tienes un burro, compáralo con una tortuga disfrazada de burro (así seguro que tu burro ganará).
La máquina sigue siendo una implementación mala (por no escalable) del recocido clásico. Aunque use cubits superconductores enfriados a pocos kelvin, no implementa el algoritmo de recocido cuántico. Luego no es un ordenador cuántico. Y tu PC sigue siendo muchísimo más rápido que dicha máquina resolviendo el sencillo y único problema que esta máquina sabe resolver. Tu PC gana. D-Wave X2 pierde. La propaganda de Google gana. Siempre gana ... "

El texto lo puedes encontrar aquí, donde hay muchos enlaces con información complementaria:

Tu PC le gana al supuesto ordenador cuántico de Google y NASA

El blog de Francis ha publicado al menos una docena más de posts sobre D-Wave:

http://francis.naukas.com/pagina/2/?s=D-Wave

Saludos.

[Julián]

Re: Computación cuántica. Vídeo explicativo

Bueno, hay una discrepancia entre los investigadores del fenómeno por el simple hecho de que alguien lo quiere hacer primero. Pero ¿qué es una computación cuántica? ¿donde se dan fenómenos cuánticos? pues no porque en simple led utiliza un fenómeno cuántico en la diferencia gap energética que produce emisión de fotones, todos los semiconductores son explicados mediante mecánica cuántica.

Un ordenador cuántico es un sistema cuya codificación utiliza 2 dígitos y un estado o nivel que es la superposición de estos 2 para representar sus datos. De esta manera permite la representación de una mayor cantidad de elementos en el código y a su vez una multitarea no determinista sino que la "ejecución" del algoritmo es probabilistico donde el resultado decae en 1 de todos los estados posibles, de manera que hay que desarrollar el sistema para que la función de onda colapse en el mejor resultado.

El entrelazamiento en el D-wave 2x se produce por el efecto Josephson ya que hay semiconductores separados.

Si se utiliza el espín

$\dst | \psi> = \frac{h}{4 \pi } \begin{bmatrix}{1}&{0}\\{0}&{-1}\end{bmatrix} \psi (t) = S \psi (t)$

Para un conjunto de qbit que representarían un registró en informática donde existe un entrelazamiento cuántico, el estado colapsa a un valor cuya probabilidad:

$\dst P= {\int}_{V} {\psi}<br /> ^{*} (t) S \psi (t) dV$

Se mide así pues el momento magnético, supongo mediante el efecto hall para determinar el estado en que decae. ¿Cómo entonces se implementa el algoritmo para que mediante valores probabilísticos produzcan resultados aritméticos o lógicos? Supongo que utilizando la misma operatoria que describe el fenómeno por lo que en primera instancia los procesos estarían reducidos a operaciones acotádas en lo probabilístico.

¿Por qué usar esta implementación y no cualquier otra? Porque todas las implementaciones comerciales dejarían por los suelos a D-Wave Systems (una máquina muy lenta). Si quieres un caballo ganador, pero solo tienes un burro, compáralo con una tortuga disfrazada de burro (así seguro que tu burro ganará).

Y tu PC sigue siendo muchísimo más rápido que dicha máquina resolviendo el sencillo y único problema que esta máquina sabe resolver.

Sin lugar a dudas una pc ejecuta procesos deterministas a una frecuencia de instrucción elevada. El ciclo de instrucción consta de (ciclo fetch, decode, execute, ) y los ciclos de clock empledados varían dependiendo de la instrucción pero en general tardan aproximadamente 4 ciclos de clock y si la frecuencia del micro es 4 GHz, suponiendo que la lectura de los datos y instrucciónes la realiza del cache tardaría 0.00000001 segundo. Los procesos entre registros pueden ser operaciones lógicas, matemática, codificaciones, decodificaciones, por lo que da una mayor rendimiento hasta el momento que un computador cuántico.

Ahora si quisiera resolver la ecuación $\dst P= {\int}_{V} {\psi}<br /> ^{*} (t) S \psi (t) dV$ en un solo ciclo de instrucción se resolvería y ¿cuantos ciclos de instrucción son necesarios en una pc convensional (suponiendo que es un registro de 64 bits, donde hay una superposición de 128 estados cuanticos)?

[Alriga]

Re: Computación cuántica. Últimos avances: &quot;computación cuántica adiabática&quot;

A principios de mes, un equipo de científicos de la Universidad del País Vasco (UPV) y los responsables del laboratorio de computación cuántica de Google en Santa Bárbara (California) anunciaron avances significativos en computación cuántica.

El gran problema de los ordenadores cuánticos actuales (analógicos) es que, al contrario que los PC, no pueden corregir errores. Y a medida que las máquinas van sumando más bits (la mayor disponible tiene 1.000) también pueden acumular más fallos.

El nuevo dispositivo desarrollado por el equipo de Enrique Solano, (responsable del grupo de Tecnología Cuántica para Ciencia de la Información de la UPV) y Google ha partido de un pequeño ordenador cuántico analógico y lo ha “digitalizado”. Los detalles del instrumento se han publicado en Nature en un estudio firmado por casi una treintena de científicos e ingenieros incluido John Martinis, jefe de computación cuántica de Google:

Digitized adiabatic quantum computing with a superconducting circuit

El ordenador tiene nueve bits cuánticos (qubits) conectados por 1.000 puertas lógicas, cada una capaz de realizar una operación elemental. Para lograr que los qubits aprovechen el potencial de la mecánica cuántica hay que enfriarlos hasta rozar el cero absoluto, 273 grados bajo cero. El instrumento ha permitido realizar la operación de computación cuántica más compleja jamás realizada, asegura Solano. “El anterior récord estaba en cuatro bits y 300 puertas lógicas, pero lo más importante es que este sistema sí es capaz de corregir errores"

Información adicional: Google se acerca a la computadora cuántica

Y finalmente compartir la mejor introducción que he leído, (la he descubierto hoy), sobre el tema de computación cuántica, entrelazamiento y criptografía cuántica:

COMPUTACIÓN CUÁNTICA Y SU REALIZACIÓN FÍSICA

Saludos.

[Julián]

Re: Computación cuántica. Vídeo explicativo

Interesante ¿qué opinan en cuanto al futuro de estos ordenadores? La computación adiabática se basa en utilizar la probabilidad en la obtención de un estado de la ecuación de onda. No leí bien el artículo pero en teoría esto es lo que se busca hace algún tiempo. Por lo tanto se base en la configuración del sistema a un estado inicial que contemple la condición o codificación de un problema y su solución es el desarrollo temporal del sistema cuántico.

Por ende se debe configurar el sistema según un problema y dejarlo que evolucione. La anexión de compuertas lógicas, es decir, circuitos combinacionales convencionales implican una latencia, tiempo de retardo, en el sistema debido a las características intrínsecas de los semiconductores. Las compuertas lógicas más rápidas están en el orden de los pocos [ns] siendo este el tiempo o cuello de botella del sistema.
Desde mi perspectiva, se deberá dejar de lado los sistemas de procesamiento determinísticos convencionales para la resolución de problemas puramente probabilísticos, en el futuro. A lo que me refiero es delegar la electrónica convencional al ingreso de variables para la configuración del estado inicial del sistema cuántico y a la visualización de los datos obtenidos. ¿y donde estaría su aplicación? supongo que en la simulación de física estadística, como lo es la cuántica y procesos estocásticos en general.
Es más, entiendo que la anexión de la corrección de errores es debido a que estos sistemas son llevados o forzados para la solución de problemas determinísticos. Entendiéndose que en los procesos estocástico no tenemos errores sino resultados.
No soy un erudito del tema, solo doy mi opinion. ¿qué opinan?