¿Se ha alcanzado la supremacía cuántica?
Hay rumores y filtraciones que indican que un equipo de Google podría haber alcanzado la supremacía cuántica para un problema concreto.
|
Desde hace ya bastantes años se investiga en computación cuántica, tema en el se intentan aprovechar las propiedades cuánticas de superposición y entrelazamiento para realizar operaciones de una forma mucho más efectiva que con un computador clásico.
La supremacía cuántica es un concepto popularizado por John Preskill en 2012 como algo que sería un hito importante en este campo, pero que se remonta a las propuestas de computación cuántica de Yuri Manin (1980) y Richard Feynman (1981). Según esta idea, llegará un momento en el que un computador cuántico tenga la capacidad de resolver problemas mejor y más rápido que los clásicos o que incluso sea capaz de resolver problemas que los clásicos no puedan.
Apuntarse el tanto de conseguir la supremacía cuántica es algo que varias compañías quieren conseguir por la gran publicidad que ello significaría. Principalmente están en liza equipos de investigadores de Amazon, Google, IBM y Microsoft.
El pasado 20 de septiembre se anunció en un artículo de Financial Times que el computador cuántico Sycamore de Google había demostrado la supremacía cuántica con un procesador de 53 qubits.
Lo malo es que, de momento, no hay artículo publicado al respecto. Durante unos días apareció un preprint en el repositorio de la NASA, pero fue retirado. El periódico Financial Times fue avispado al respecto (o recibió un soplo) y publicó la noticia, pero la noticia es, además, de pago. Es decir, que hay que tomar todo esto con cautela.
El problema es que todavía se está muy lejos de la tan cacareada supremacía, por lo que el equipo de Google, con John M. Martinis a la cabeza, ha usado un truco. Han buscado un problema que, de por sí, los computadores clásicos tardan mucho en solucionar y que básicamente no sirve para nada práctico: un algoritmo que genera secuencias de números aleatorios cuánticamente certificados.
Es decir, han usado un algoritmo diseñado específicamente para este hito y no se pretendía que tuviera aplicación práctica alguna, pues sólo se hace para demostrar la supremacía cuántica. De hecho, hay métodos mucho más eficientes y baratos que usar el Sycamore para este fin.
El problema era que cuando se proponía un problema interesante a resolver con uno de estos computadores, los que hacían simulaciones clásicas de computadores cuánticos predecían que el número de qubits necesario era demasiado alto para la actual tecnología en computación cuántica. Así que Martinis propuso un algoritmo aleatorio en su lugar. Y es que es en esta tarea en donde los ordenadores clásicos son poco eficientes. No se puede en este caso usar un atajo o una simetría que permita a los clásicos tomar ventaja sobre los cuánticos en este caso.
Al parecer han corrido dos versiones del algoritmo, una clásicamente verificable que requiere de hasta 200 segundos en un gran supercomputador clásico y otra cuya verificación se estima que requeriría 10000 años por parte de ese mismo superordenador. Para la primera versión se ha usado el superordenador Summit (el mayor del mundo) para verificar que, efectivamente, el computador cuántico Sycamore funciona.
El computador cuántico Sycamore consta de 54 qubits, pero sólo funcionan bien 53 de ellos. Es interesante que hayan usado este en lugar del computador cuántico de 72 qubits que posee la misma compañía, que es el mayor del mundo, pero que, al parecer, está todavía sin calibrar. Se esperaba calibrarlo el año que viene.
Sycamore está formado por 54 qubits superconductores de unión Josephson de tipo transmón en una matriz 9 × 6. En este tipo de uniones, a través de la unión aislante entre los superconductores se produce una corriente túnel superconductora y el flujo magnético está cuantizado. Cada qubit se comporta como una cavidad resonante con una frecuencia y está acoplado a otros cuatro mediante acopladores, salvo el contorn, claro. Todo ello opera por debajo de 10 milikelvin de temperatura.
En este caso se pueden realizar operaciones unarias alterando sólo un qubit o binarias alterando dos qubits. No consigue realizar operaciones terciarias a tres qubits.
Bajo estas características el computador Sycamore sólo podría factorizar números compuestos muy pequeños con el algoritmo de Shor, así que no sirve para quebrar RSA, que es el cifrado de clave pública más extendido en el comercio electrónico. Por tanto no hay peligro alguno al respecto.
Ahora mismo el cifrado RSA más sencillo emplea números de 1024 bits, pero se emplean cifrados superiores. Un computador cuántico que quiera quebrar por Shor algo así requiere de unos 10 000 qubits físicos funcionando a la perfección si se quiere asegurar el éxito. Si hay que corregir errores y evitar los problemas de decoherencia se necesitarían unos 100 000 qubits. Y ahora mismo estamos hablando de solamente 53 qubits.
Hace 20 años se estaba trabajando con 5 qubits a 2 o 4 kelvin y ahora se trabaja con estos 53 bajo milikelvin. Para pasar a 5000 qubits se necesitarían 3 décadas y se requeriría de 5 décadas para llegar a los 50 000 quits. Todo ello a unas temperaturas increíblemente bajas. Así que en 2070 un computador cuántico podría, quizás, descifrar una clave de 1024 bits en RSA.
Encima, RSA puede emplear ya claves 2048 bits o mayores sin ningún problema, así que la amenaza es fácilmente evitable.
En el momento en el que sí se vea que se pueda quebrar RSA se implementarán los algoritmos clásicos de cifrado post-cuánticos ya existentes y que evitan el problema, pues nadie sabe actualmente cómo implementar un algoritmo cuántico que los quiebre.
En todo caso, de ser verdad, el hito de Google sería un buen logro.
Copyleft: atribuir con enlace a htpps://neofronteras.com
Foto: Google.
5 Comentarios
RSS feed for comments on this post.
Lo sentimos, esta noticia está ya cerrada a comentarios.
lunes 30 septiembre, 2019 @ 2:47 am
Para los que estéis tan perdidos como el que escribe, se cuenta que un periodista se acercó a Einstein para preguntarle:
– Sr. Einstein, ¿me puede explicar la Tería de la Relatividad?
– No. Y usted, ¿me puede decir cómo se fríe un huevo?
– ¡Claro que sí! Primero se coge una sartén, se le echa aceite y, cuando esté caliente, se casca un huevo y se echa en la sartén con una pizca de sal. Se deja que se fría hasta que la clara se vuelva sólida y de color blanco.
– Bien, pues ahora trate de explicármelo pero considerando que yo no sé lo que es un huevo, la sartén o el aceite.
lunes 30 septiembre, 2019 @ 3:29 pm
A mi lo que sorprende es que además del 0 y el 1, en ordenadores cuánticos, tengamos un tercer estado, con un 0 y 1 a la vez.
No parece que se puedan contruir videoconsolas de juegos cuánticas, para videojuegos de tipo arcade 2D. Que mejoren en mucho a los actuales… Más bien, podrian recrear realidades artificiales o simuladas, como peliculas como Matrix, Tron, o la de las Holocubiertas de las películas de Star Trek.
lunes 30 septiembre, 2019 @ 9:55 pm
Sería bueno algún articulo sobre esos algoritmos clásicos de cifrado post-cuánticos… Me estoy entrando que existen… Y busque y casi no veo nada… Una y otra vez la venta de miedo como si no hubiera más opciones que el rsa
martes 1 octubre, 2019 @ 7:27 am
Me sumo al despiste e ignorancia general de mis queridos amigos.
domingo 6 octubre, 2019 @ 7:42 pm
Hay algo para lo que la CC importa mucho, aunque no es necesario tener propiamente un ordenador cuántico. Comunicaciones seguras. No quedan blindadas frente al pinchazo (eso es imposible), pero sí se sabe si la comunicación ha sido interceptada o no, y eso Palabra de Cuanto. Lo que China hace en este campo ni se sabe, pero en comunicaciones sí tiene abiertas investigaciones conjuntas con diferentes institutos internacionales. A priori, las comunicaciones cuánticas servirían para comprar chorradas con seguridad, a posteriori esto no se lo cree nadie. Teniendo en cuenta que se busca llegar a un mundo donde todo esté interconectado aún no se sabe muy bien para qué (mi nevera desde luego no descarga patches ni actualizaciones), conexiones seguras son totalmente imprescindibles.
Qué papel le tienen reservado al ordenador cuántico estas cabezas no pensantes, eso ni se sabe. No lo tengo por cosa preocupante, primero porque en física todo es replicable, por eso existe un TNP, y segundo porque estoy seguro que cuando vean que no sirve para lo que buscan, sí que se le encontrará otro uso mucho mejor.
Es poco conocido que el primer ordenador electrónico del mundo no fue americano, como se publicitó en su momento. Fue británico, el Colossus (e incluso existió un diseño nazi contemporáneo que no llegó a funcionar del todo). Hubo varios ejemplares y fueron empleados exclusivamente para reventar la Enigma alemana en algún caso en tiempo real (es sabido que la Luftwaffe todos los días a las 6h00 mandaba un boletín cifrado que empezaba por la palabra WETTER, así toda la guerra). Qué usos pudo tener este chisme queda para ucronías literarias, porque en virtud de los acuerdos USA-UK todos los ejemplares fueron destruidos y la documentación traspasasa a los EEUU.
Por si no queda claro, Babbage fue el que primero reventó la cifra Vigenère. Nunca lo hizo público, pero la inteligencia británica se benefició del hallazgo, hasta que al parvo del prusiano se le ocurrió hacer público que había descubierto lo mismo forzando a todo el mundo a abandonar la susodicha. Se cree que esto fue lo que hizo que el gobierno británico en un primer momento le subvencionara su máquina de Diferencias no.1, pero la cosa implosionó por sí sola cuando el bueno de Babbage diseñó la no.2.
Los humanos funcionamos así.