Content

• Per a què serveixen els ordinadors quàntics
• Què significa la supremacia quàntica per a la seguretat?
• Preguntes sobre les reclamacions de supremacia quàntica de Google

La setmana passada, els investigadors de Google van afirmar haver assolit la "supremacia quàntica", segons un article al document Financial Times. El paper de Google es va publicar breument en un lloc web de la NASA abans de ser suprimit. En aquest sentit, els investigadors afirmen haver sobrepassat al supercomputador clàssic més potent d'avui, anomenat Summit, amb el seu propi ordinador quàntic.

Això és el que es coneix com a supremacia quàntica, és a dir, quan un ordinador quàntic es demostra que és més ràpid en una tasca determinada que un ordinador clàssic. Segons el document, el sistema Sycamore de 53 quits de Google és capaç de completar aquest càlcul específic en tres minuts i 20 segons. El supercomputador Summit trigaria uns 10.000 anys a complir la mateixa funció.

Assolir la supremacia quàntica s’havia previst inicialment per a finals del 2017. Tot i això, l’ordinador Bristlecone de 72 qubit de Google (a la imatge anterior) es va mostrar massa difícil de controlar amb precisió suficient. En canvi, el nou avenç prové del sistema Sycamore de 53 quits més petit.

Per a què serveixen els ordinadors quàntics

A diferència dels ordinadors tradicionals que operen en bits d’1 o 0, els ordinadors quàntics utilitzen “qubits” per emmagatzemar valors. Un qubit, o bit quàntic, és un sistema quàntic-mecànic de dos estats. Té la misteriosa propietat de ser capaç de mantenir una superposició dels dos estats 1 i 0 alhora. Tot i això, aquest estat es col·lapsa quan es mesura.

Els ordinadors quàntics es construeixen amb portes de maquinari similars a les computadores clàssiques, amb equivalents de porta i NO utilitzats en funcions matemàtiques. Tanmateix, les sortides quàntiques són intrínsecament probabilístiques, és a dir, s'han de comprovar si s'han corregit els errors i la precisió. Tampoc podeu mirar una computació quàntica de forma parcial sense arruïnar la sortida a causa de la superposició.

La superposició i la probabilitat són les claus que fan que els ordinadors quàntics siguin útils per a determinades tasques matemàtiques. Ampliar el nombre de qubits permet calcular milions de possibilitats gairebé a l’instant. Els usos inclouen factoritzar nombrosos números, calcular les transformacions de Fourier i resoldre equacions lineals. Els ordinadors quàntics, per naturalesa, són molt especialitzats. En realitat no són gens útils per a molts dels càlculs bàsics que realitzen cada dia els nostres ordinadors de mà.

Què significa la supremacia quàntica per a la seguretat?

Per molt estrany que semblin els ordinadors quàntics, tenen algunes aplicacions molt interessants en determinades àrees de la computació, en particular aquelles que impliquen operacions matemàtiques repetides i complexes com la meteorologia, la química de modelatge i la física i la criptografia.

Aquell últim sol espantar a la gent. Els ordinadors quàntics poden recórrer tantes permutacions matemàtiques alhora i, en teoria, trigar una fracció del temps que els ordinadors actuals han de trencar amb els estàndards de xifratge comuns. Només dies o hores en lloc de vides múltiples. Es poden necessitar nous protocols criptogràfics per obtenir informació molt sensible per evitar fissures per ordinadors quàntics.

Els estàndards de xifratge hauran de millorar a causa dels ordinadors quàntics comercials.

Així mateix, s’utilitzen algoritmes similars al mercat de criptocurrency actual per assegurar carteres i verificar la legitimitat de les transaccions. No hi ha cap senyal que fins i tot l'ordinador de Google tingui la capacitat de produir un crack d'aquests tipus de xifrat. Tanmateix, l’amenaça d’un creixement exponencial del poder quàntic de computació fa d’aquesta possibilitat una distinció en els pròxims anys.

Afortunadament, els ordinadors quàntics estan molt lluny de ser comercialment viables. Encara estan en fase de desenvolupament i és molt més probable que es facin servir per a la investigació que no pas trencar contrasenyes públiques. De qualsevol forma, els estàndards de xifratge hauran de millorar per dissuadir i evitar la viabilitat de les esquerdes en un futur proper.

Preguntes sobre les reclamacions de supremacia quàntica de Google

Si bé Google reivindica la supremacia quàntica com un gran avenç, alguns dels seus rivals estan menys convençuts del mèrit de l’èxit. El terme "supremacia quàntica" suggereix que els ordinadors quàntics són ara més potents i útils que els ordinadors clàssics, però és certament una afirmació contenciosa.

Dario Gil, cap d’investigació d’IBM (un gran rival en l’espai d’informàtica quàntica), va assenyalar que les afirmacions de Google són “simplement equivocades”. Gil assenyala que la investigació és només “un experiment de laboratori dissenyat essencialment –i gairebé amb tota seguretat exclusivament– per implementar-ne un. És a dir, la investigació de Google se centra en un tipus de computació molt estret que revela poc sobre les capacitats més àmplies de l'ordinador.

Supremacia quàntica: quan un ordinador quàntic supera un ordinador clàssic per a una tasca determinada.

Tanmateix, Chad Rigetti, un ex-executiu d'IBM, va anomenar l'anunci "un gran moment per als humans i per a la ciència". Daniel Lidar, professor d'enginyeria de la Universitat del sud de Califòrnia, va assenyalar l'escala de l'avanç de Google. La companyia ha reduït la interferència de qubit (coneguda com "crosstalk") i ha reduït molt la taxa d'error de l'ordinador en comparació amb el rival.

La implicació és que Google ara podrà ampliar la mida dels seus ordinadors quàntics gràcies als resultats més baixos d'errors. Més qubits amb baix error augmentaran de forma exponencial la potència de processament dels ordinadors quàntics, fent-los molt més viables per a la resolució complexa de problemes. Tot i que, encara hi ha molta més feina per fer en programabilitat.

En última instància, els ordinadors quàntics només són útils per a un conjunt limitat de tasques. Són costosos per construir, executar i programar. Aquesta complexitat significa que només podrien ser utilitzats amb moderació per a tasques molt específiques. Tot i això, això no disminueix la fita de la supremacia quàntica de Google i el fet que la informàtica quàntica sembla cada cop més viable cada any.