40 cúbits y HiQVE: la receta surcoreana para la supremacía cuántica

La empresa Qunova Computing de Daejeon, Corea del Sur, fue la primera en el mundo en lograr la "precisión química" en una computadora cuántica comercial, utilizando su algoritmo universal.

La "precisión química" es un umbral importante en la computación cuántica , equivalente a 1.6 milihartree. Los resultados por debajo de este valor se consideran lo suficientemente precisos para ser aplicados en problemas químicos reales. Alcanzar estos niveles abre nuevas oportunidades para el uso de los computadores cuánticos en diversas áreas de la ciencia y la industria.

La computación cuántica es una tecnología avanzada que promete revolucionar la velocidad del procesamiento de datos y ayudar a resolver problemas complejos, desde el desarrollo de nuevos medicamentos hasta la optimización de operaciones logísticas. A diferencia de los ordenadores clásicos, los cuánticos utilizan bits cuánticos o cúbits para sus cálculos.

A pesar de su enorme potencial, los computadores cuánticos actuales enfrentan el problema de la acumulación de errores. Los expertos llaman a esta etapa del desarrollo tecnológico la era de los sistemas cuánticos ruidosos de escala intermedia (NISQ, por sus siglas en inglés). El algoritmo HiQVE, desarrollado por Qunova Computing, tiene como objetivo corregir este defecto y hacer que las tecnologías actuales sean adecuadas para aplicaciones prácticas.

Kevin Rhee, fundador y director general de Qunova Computing, señaló el creciente interés de los usuarios industriales en su desarrollo. Según sus palabras, muchas empresas ya han comenzado a utilizar el algoritmo de Qunova en máquinas NISQ para revisar resultados anteriores y aplicar la computación cuántica en proyectos de mayor envergadura.

La demostración de las capacidades del algoritmo HiQVE se llevó a cabo en el evento Quantum Korea 2024. El equipo de Qunova realizó una serie de experimentos con productos de varios fabricantes.

En la primera demostración, se utilizó una computadora cuántica de 20 cúbits de la empresa IQM. Con su ayuda, el algoritmo de Qunova calculó en tiempo real las características energéticas de tres geometrías diferentes de la molécula de sulfuro de litio (Li2S).

Anteriormente, la compañía había alcanzado una precisión de 0.1 milihartree en un procesador IBM Quantum Eagle de 24 cúbits. Un resultado similar se logró en el IBEX Q1 de 20 cúbits, desarrollado por la empresa europea Alpine Quantum Technologies (AQT).

Es notable que IQM e IBM usan una arquitectura superconductor basada en transmones, mientras que AQT emplea tecnología de iones atrapados. Los exitosos experimentos en plataformas tan diferentes confirman la versatilidad del algoritmo de Qunova.

Kevin Rhee explicó que el algoritmo HiQVE está diseñado para no depender de la información relacionada con el ruido cuántico. Esto permite lograr una alta precisión en los cálculos, independientemente de las características de la plataforma cuántica específica.

El enfoque innovador de Qunova se basa en una versión simplificada del solucionador cuántico variacional de autovalores (VQE), que la compañía ha llamado HiQVE (Handover Iteration VQE). A diferencia de los métodos tradicionales, HiQVE no considera el número de repeticiones de ciertos estados cuánticos, sino que se enfoca únicamente en el hecho de su ocurrencia.

Esto permite evitar la acumulación de errores en los cálculos cuánticos. Además, el algoritmo no utiliza mediciones de palabras de Pauli, comúnmente empleadas para determinar el giro de los cúbits a lo largo de diferentes ejes. En su lugar, se extraen solo los datos esenciales relacionados con los orbitales de cada cúbit, los cuales luego son procesados en una computadora clásica.

Los resultados son impresionantes: los cálculos utilizando HiQVE son 1000 veces más eficientes en comparación con los métodos tradicionales. Kevin Rhee expresó su confianza en que estos avances abren el camino hacia la aplicación práctica de la computación cuántica en la industria con las máquinas NISQ existentes.

Según las estimaciones de Qunova Computing, una máquina de 40 cúbits podría ser suficiente para lograr una verdadera ventaja cuántica en problemas industriales. ¡La implementación de tecnologías cuánticas en diversas áreas de la ciencia y la producción está a la vuelta de la esquina!