Aprendiendo de la computadora cuántica basada en átomos
El Dr. Pravir Malik es el fundador y tecnólogo jefe de QIQuantum.
getty
La teoría cuántica ha demostrado ser una de las teorías científicas más fructíferas, ya que indiscutiblemente ha dado como resultado una tecnología que ha ayudado a construir la vida moderna. Esto se debe a que, en esencia, la mecánica cuántica se trata de las reglas que rigen cómo se comportan los átomos, interactúan entre sí e interactúan con la luz. Dispositivos concretos (transistores y semiconductores, que son la base de la tecnología informática y de telecomunicaciones), aplicaciones (GPS, MRI y láser) y disciplinas (química) han surgido de la comprensión de la mecánica cuántica.
Por lo tanto, es fácil seguir subiéndose al carro cuando se proyecta que la próxima aplicación basada en la tecnología cuántica, las computadoras cuánticas, es inminente y creer que la base de tales computadoras (dinamismo probabilístico, superposición, entrelazamiento) debe ser cierta. Después de todo, ¿no se ha probado ya la tecnología cuántica sin lugar a dudas?
Pero como he señalado en uno de mis artículos anteriores, es ese pensamiento el que está creando una burbuja masiva que continúa aumentando de tamaño. Y como mencioné en un artículo diferente, la industria de la computación cuántica solo hace preguntas cada vez más profundas, más allá de lo que se considera correcto o incorrecto, que pueden redirigir con éxito la industria de la computación cuántica y revertir la disipación de miles de millones de dólares cuando la burbuja. estalla
Mi objetivo en este artículo es señalar que muchas de las paradojas y dificultades proyectadas asociadas con la concepción actual de la computación cuántica, como los límites en el tamaño de las computadoras cuánticas, la fugacidad de los tiempos de vida de los estados cuánticos, la inestabilidad de las puertas de la computación cuántica vinculado al efecto de la decoherencia y, por lo tanto, nunca permitiendo un nivel significativo de precisión informática, podría ser innecesario y que puede haber otro camino más fructífero si nos concentramos en la más disponible, la más estable y la más prolífica de las computadoras cuánticas existentes: el átomo
el átomo
El átomo, recordemos, es un mundo en sí mismo.
Después de todo, los átomos están compuestos de partículas cuánticas. Sus núcleos están formados por quarks unidos entre sí por la acción de los bosones. Los electrones, otro tipo de partícula cuántica, existen en órbitas estables alrededor del núcleo. Los electrones pueden existir en múltiples estados superpuestos, y el hecho de que todos los átomos del mismo número atómico muestren las mismas propiedades, independientemente del lugar del universo en el que se encuentren, refuerza el fenómeno cuántico del entrelazamiento. Esto también sugiere que la vida útil de los estados cuánticos (como la superposición y el entrelazamiento, entre otros) perdura.
Pero esta entidad estable está en un estado de cambio continuo debido a la interacción o liberación de fotones. En otras palabras, el átomo está sujeto a dinámicas persistentes de computación cuántica a medida que la luz (también conocida como fotones) cambia continuamente de estado. El átomo, entonces, es quizás la computadora cuántica más estable, operando de manera robusta en una variedad de entornos y también demostrando que no está sujeto a la decoherencia mientras se conecta fácilmente con otros átomos para crear cadenas complejas de moléculas, por lo tanto, demostrando, una y otra vez , que la escalabilidad de las computadoras cuánticas es la ley natural de las cosas.
Entonces, la pregunta es si la naturaleza puede escalar fácil y abundantemente computadoras cuánticas basadas en átomos que exhiben superposición y enredo continuamente y permanecen estables y más allá de los caprichos de la decoherencia, entonces ¿por qué las empresas líderes a la vanguardia de la computación cuántica actual no pueden ¿industria?
Aprendiendo del átomo
La posible respuesta, simplemente, es que nos acercamos a la computación cuántica con sesgos restrictivos. Por ejemplo, nuestro éxito comprobado con la computación digital, donde seguimos siendo testigos de una plétora de aplicaciones útiles, ha enmarcado nuestro pensamiento sobre cómo pensar en la computación. Por lo tanto, continuamos acercándonos a la computación que ocurre en un medio fundamentalmente diferente con el mismo pensamiento y objetivos. Pero la computación cuántica, que necesariamente se ocupa del ámbito que separa lo invisible de lo visible, tiene que ofrecer algo diferente, donde seguramente hay algo nuevo y fundamentalmente creativo que continúa ocurriendo. Comienzo a estudiar las posibilidades con más detalle en mi libro The Emperor's Quantum Computer.
Por ejemplo, la escalabilidad de las computadoras cuánticas basadas en átomos que se combinan para formar cadenas de moléculas funcionales ya sugiere que las mismas matemáticas y la lógica de lo que sucede a nivel cuántico deben pensarse de manera diferente al enfoque basado en probabilidad y habilitado por qubit. en el centro de la base de computación cuántica concebida hoy.
Después de todo, lo visible no surge mágicamente de lo invisible. La lógica de la extrapolación hacia atrás, según la cual la “función” representada por diferentes átomos que se combinan para formar moléculas, insinúa un conjunto muy diferente de dinámicas de función que preceden a la forma adoptada en los átomos que deben existir en los niveles cuánticos. Hay un lenguaje diferente a nivel cuántico que se vuelve visible cuando se enfoca en la función de los átomos. Después de todo, un átomo con un número atómico de 47, en contraste con 26, por ejemplo, define el posible comportamiento (o función) de la plata, independientemente de dónde pueda existir.
Estos conocimientos pueden aprovecharse para concebir una arquitectura diferente que, de hecho, podría ser más útil en la construcción de computadoras cuánticas. Aprovechar el éxito de la computadora cuántica basada en átomos también reducirá inevitablemente el costo asociado con la construcción de computadoras cuánticas. Pero además, un lenguaje funcional a nivel cuántico también sugiere una gama de otros posibles principios clave, más allá de la superposición, el entrelazamiento, el túnel y el recocido, que deben existir y deben aprovecharse si una computadora cuántica va a comenzar a imitar la naturaleza.
El átomo es la primera estructura concreta y estable que comprende toda la complejidad de la dinámica cuántica. Sus misterios apenas han sido comprendidos, y mundos sobre mundos continúan construyéndose con él como base. Seguramente, mirar de nuevo esta maravilla de la creación, utilizando la lente de la dinámica cuántica, también podría permitirnos participar de manera más creativa en la concreción de posibilidades a través de un género nuevo y diferente de tales computadoras cuánticas basadas en átomos.
El Consejo de Tecnología de Forbes es una comunidad a la que solo se puede acceder por invitación para CIO, CTO y ejecutivos de tecnología de clase mundial. ¿Califico?
