Estudio de supremacía cuántica de Google (2021)
En este trabajo se aborda, estudia y analiza la supremacía cuántica, y en particular, la propuesta de supremacía del grupo de investigación de Google, en la que desarrollaron un procesador cuántico que pudiera realizar una tarea específica. Para lograr una compresión profunda y detallada, se estudian los inicios y los conceptos más relevantes de la computación cuántica. También, se abordan las bases de la teoría de complejidad, que permite comprender el contexto y la relevancia de la supremacía cuántica. En cuanto al punto central, el experimento de Google, se explica la tarea realizada: el muestreo de la distribución de salida de una instancia de un circuito cuántico aleatorio. Así mismo, se explica el diseño particular de Google, con 53 qubits superconductores transmon, a los que se les aplican compuertas de uno y dos qubits, para construir un circuito de profundidad 20, que se ejecuta un millón de veces y así, determinar la distribución de salida. Adicionalmente, se abordan brevemente los algoritmos utilizados para realizar la simulación, uno basado en la simulación del vector de estados completo en la versión de Schrödinger y en el otro, se usa la integral de camino de Feynman. También, se estudia la Cross Entropy Benchmarking, que es un método que mide la fidelidad del resultado cuántico con respecto a lo esperado. Además, se presentan y estudian los procesos y cálculos de Google, por medio de los cuales se encuentra que la tarea tarda unos 200 segundos en el dispositivo cuántico, con una fidelidad de 0,2% y se estima que a la versión clásica le tomaría unos 10.000 años realizar la misma tarea. Por último, se analizan los resultados obtenidos y su impacto, mientras se abordan algunas opiniones de otros autores. En particular, de las posiciones presentadas, es relevante la de IBM, quienes al realizar la misma simulación de Google pero mejorando la implementación de los algoritmos, estimaron la tarea en un simulador clásico tomaría tan solo 2,5 días.