¿Qué problemas han resuelto las computadoras cuánticas en este momento?

En 2012, se utilizó el algoritmo Shor para factorizar 143. Se han factorizado otros números (15, 21, etc.). Pero en ninguna parte cerca de los números gigantescos utilizados en las claves de criptografía.

Primero, las D-Wave no son computadoras cuánticas adiabáticas perfectas: funcionan a temperaturas distintas de cero e interactúan con el medio ambiente. Por lo tanto, es incorrecto esperar que sean tan buenos como las computadoras cuánticas perfectas, ya que realmente no sabemos cuánto afecta la temperatura a la velocidad de computación. Es aún más incoherente decir que podemos “calcular muchas más posibilidades de las que hay partículas en el universo observable”. Simplemente no.

En segundo lugar, el argumento sobre por qué la D-Wave es una computadora cuántica aún está en debate (ver [1] y [3] para una refutación parcial).

Por último, los resultados de D-Wave son algo engañosos. Utilizaron 3 algoritmos diferentes para resolver el modelo de Ising (ver [1]):

1. Quantum Monte Carlo: un algoritmo * clásico *, para resolver sondas cuánticas
2. Recocido simulado: * clásico * algo, utilizado en problemas de optimización. Por lo general, la mejor opción si no sabes algo mejor
3. Algoritmo de onda D: se supone que es un algoritmo cuántico.

Ejecutan el 3 algo sobre el mismo problema y comparan los resultados. Es engañoso porque el algoritmo D Wave está diseñado para resolver el problema, mientras que los 2 primeros algoritmos son bastante generales. Por lo tanto, algunas personas afirman que tienen algo mucho, mucho más rápido (160 veces más rápido, ver [2]). Peor aún, el algo de recocido simulado (algo general) se ejecuta 6 veces más rápido que el algo de onda D.
En otro término, el D Wave algo es, por ahora, simplemente inútil para cualquier propósito práctico.

Pero es bueno ver que se hacen algunos intentos en este campo. Lo que sería mejor es que los medios de comunicación detuvieron la exageración y dieron un informe mejor y más confiable sobre lo que realmente está sucediendo en el campo de la computación cuántica.

[1] [1304.4595] Recocido cuántico con más de cien qubits
[2] D-Wave: comentario sobre comparación con computadoras clásicas
[3] [1305.4904] Firma clásica de recocido cuántico

Las computadoras cuánticas nunca han resuelto nada de relevancia práctica. Parece que lo más que han hecho es factorizar 15 en 3 x 5. Además del problema práctico de protegerlos de la entropía ambiental, las computadoras cuánticas también sufren el problema de que tienen que funcionar de manera reversible, y por lo tanto lentamente, para reducir su propia producción de entropía. Como resultado, nunca superarán a las computadoras clásicas. Usted ve esta limitación claramente con el algoritmo de búsqueda de Groover, donde el algoritmo puede ubicar una entrada en una lista en menos pasos que una búsqueda convencional, pero lleva el menor tiempo de ejecución, en el tiempo.

La computadora cuántica de D-Wave resuelve un problema específico de optimización cuadrática. No han construido una computadora cuántica de propósito general. Los verdaderos líderes están en IBM y Google, pero su tecnología está a unos 5-10 años de distancia.

D-Wave Systems, Inc. parece jugar un poco rápido y suelto con palabras y definiciones. Los físicos teóricos que conozco no consideran que el sistema de D-Wave sea una verdadera computadora cuántica, al menos como David Deutsch usaría la frase “computadora cuántica”.

“Cree todo lo que ves, la mitad de lo que lees y nada de lo que escuchas”. Cuando alguien puede ejecutar el algoritmo de Shor usando 100 (y mucho menos 1000) qbits, el mundo temblará. Pero no parece probable que lo veamos en nuestras vidas.