{"id":12006,"date":"2021-10-27T15:27:00","date_gmt":"2021-10-27T15:27:00","guid":{"rendered":"http:\/\/www.pasadenahoy.com\/primero\/?p=12006"},"modified":"2021-10-27T15:27:02","modified_gmt":"2021-10-27T15:27:02","slug":"caltech-y-amazon-se-asocian-para-crear-un-nuevo-centro-de-computacion-cuantica","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.pasadenahoy.com\/primero\/la-comunidad\/caltech-y-amazon-se-asocian-para-crear-un-nuevo-centro-de-computacion-cuantica\/","title":{"rendered":"Caltech y Amazon se asocian para crear un nuevo centro de computaci\u00f3n cu\u00e1ntica"},"content":{"rendered":"\n
\"\"<\/figure><\/figure>\n\n\n\n

El a\u00f1o pasado, se form\u00f3 un nuevo edificio de dos pisos en la esquina noreste del campus de Caltech. Aunque de dise\u00f1o modesto, lo que ocurre dentro de la estructura podr\u00eda transformar el futuro de la inform\u00e1tica. El edificio es el Centro de AWS para Computaci\u00f3n Cu\u00e1ntica, el resultado de una asociaci\u00f3n entre Caltech y Amazon Web Services, la rama de computaci\u00f3n en la nube de Amazon. El objetivo de la colaboraci\u00f3n es crear computadoras cu\u00e1nticas y tecnolog\u00edas relacionadas que tengan el potencial de revolucionar la seguridad de los datos, el aprendizaje autom\u00e1tico, el desarrollo de medicamentos, las pr\u00e1cticas de sostenibilidad y m\u00e1s.<\/p>\n\n\n\n

\u201cLa mayor\u00eda de la gente conoce la empresa Amazon. Podemos hacer muchas compras all\u00ed, pero tambi\u00e9n es una potencia en ingenier\u00eda \u201d, dice Fernando Brand\u00e3o, profesor Bren de F\u00edsica Te\u00f3rica en Caltech y jefe de algoritmos cu\u00e1nticos en AWS. \u201cAmazon Web Services es el mayor proveedor de servicios en la nube del mundo en la actualidad. Est\u00e1n pensando en c\u00f3mo hacer que la inform\u00e1tica sea m\u00e1s sencilla y mejor para las personas que utilizan AWS. Y tambi\u00e9n est\u00e1n pensando en el pr\u00f3ximo paso y en c\u00f3mo hacer computaci\u00f3n y computaci\u00f3n en la nube en los pr\u00f3ximos cinco o diez a\u00f1os “.<\/p>\n\n\n\n

La colaboraci\u00f3n ayudar\u00e1 a unir el lado comercial de la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica con la investigaci\u00f3n fundamental que se est\u00e1 llevando a cabo en Caltech, que tiene una larga historia de avances en las ciencias cu\u00e1nticas.<\/p>\n\n\n\n

“AWS se beneficiar\u00e1 de las ideas que se filtran aqu\u00ed en el campus”, dice Oskar Painter (MS \u201995, PhD \u201901), profesor John G. Braun de F\u00edsica Aplicada y F\u00edsica en Caltech y director de hardware cu\u00e1ntico en AWS. Painter dice que la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica es todav\u00eda una tecnolog\u00eda muy joven, por lo que es crucial que los esfuerzos de desarrollo est\u00e9n conectados directamente con las \u00faltimas investigaciones en el mundo acad\u00e9mico.<\/p>\n\n\n\n

“Si tuvi\u00e9ramos que tomar las ideas de hoy y seguir adelante con ellas, crear\u00edamos un dinosaurio de una computadora cu\u00e1ntica”, dice Painter. “Necesitamos estar estrechamente conectados y vinculados a estos esfuerzos de investigaci\u00f3n b\u00e1sica”.<\/p>\n\n\n\n

Este es el primer edificio de asociaci\u00f3n corporativa en el campus de Caltech y refleja los intereses de Caltech en llevar la ciencia fundamental al mercado. A trav\u00e9s de becas, pasant\u00edas y seminarios, el centro tambi\u00e9n apoyar\u00e1 a los estudiantes de Caltech y a los cient\u00edficos que inician su carrera.<\/p>\n\n\n\n

\u201cLos estudiantes tendr\u00e1n la oportunidad de interactuar con la investigaci\u00f3n de vanguardia a trav\u00e9s del centro ubicado en Caltech. Esto ser\u00e1 bastante sorprendente para los estudiantes \u201d, dice Painter. \u201cY AWS puede aprovechar ese talento. Esos son los futuros ingenieros y cient\u00edficos que van a construir computadoras cu\u00e1nticas “.<\/p>\n\n\n\n

Ampliar<\/p>\n\n\n\n

Uno de los mayores desaf\u00edos en la construcci\u00f3n de computadoras cu\u00e1nticas es escalarlas. Debido a que la tecnolog\u00eda detr\u00e1s de las computadoras es tan compleja, los prototipos actuales a\u00fan se encuentran en etapas experimentales. Para que las computadoras cu\u00e1nticas superen realmente lo que se puede hacer con las computadoras cl\u00e1sicas de hoy, un hito conocido como ventaja cu\u00e1ntica, deber\u00e1n ser mucho m\u00e1s grandes.<\/p>\n\n\n\n

Por ejemplo, las computadoras cu\u00e1nticas rudimentarias de hoy funcionan en solo unas pocas docenas de qubits, el equivalente cu\u00e1ntico de los bits, o los 1 y 0 que componen el lenguaje de las computadoras cl\u00e1sicas. Los investigadores quieren construir computadoras cu\u00e1nticas con miles de qubits y m\u00e1s.<\/p>\n\n\n\n

\u201cLas computadoras cl\u00e1sicas tienen miles de millones e incluso billones de bits, y ah\u00ed es donde eventualmente querr\u00edamos estar con los qubits\u201d, dice Brand\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

Painter dice que aunque algunos informes de los medios han sugerido que las computadoras cu\u00e1nticas est\u00e1n a la vuelta de la esquina, la tecnolog\u00eda a\u00fan est\u00e1 en su infancia. \u201cAhora podemos resolver peque\u00f1os problemas con las computadoras cu\u00e1nticas, pero necesitamos escalar la tecnolog\u00eda en muchos \u00f3rdenes de magnitud antes de que realmente podamos abordar problemas con un gran impacto. Averiguar qu\u00e9 problemas se resuelven mejor con las computadoras cu\u00e1nticas tambi\u00e9n es un \u00e1rea activa de investigaci\u00f3n. Hay entusiasmo porque estamos empezando a ser capaces de controlar sistemas cu\u00e1nticos a gran escala, pero todav\u00eda no tenemos todas las respuestas “.<\/p>\n\n\n\n

A diferencia de los bits, los qubits pueden existir en un estado cu\u00e1ntico conocido como superposici\u00f3n, donde son tanto un 1 como un 0 al mismo tiempo, y todos los estados posibles intermedios. (En la famosa analog\u00eda de superposici\u00f3n de Erwin Schr\u00f6dinger, un gato puede estar vivo y muerto al mismo tiempo, pero el gato tambi\u00e9n puede estar en cualquier combinaci\u00f3n o superposici\u00f3n de esos dos estados).<\/p>\n\n\n\n

Con el poder viene la fragilidad<\/p>\n\n\n\n

La capacidad de los qubits para asumir m\u00faltiples estados a la vez es lo que le da a las computadoras cu\u00e1nticas el potencial de ser exponencialmente m\u00e1s poderosas que las computadoras cl\u00e1sicas para ciertos tipos de problemas, incluidos los de qu\u00edmica, finanzas, criptograf\u00eda y m\u00e1s. Pero ese poder tiene sus inconvenientes. Los qubits son muy fr\u00e1giles; cualquier perturbaci\u00f3n leve, como vibraciones o calor, puede empujarlos fuera de la superposici\u00f3n, un fen\u00f3meno conocido como decoherencia. La clave para construir computadoras cu\u00e1nticas exitosas del futuro radica en controlar estos errores.<\/p>\n\n\n\n

\u201cLos transistores de nuestras computadoras modernas experimentan tasas de error extremadamente bajas, del nivel de un error por mil millones de operaciones, lo que permite una compleja co<\/p>\n\n\n\n

Mputaciones a realizar \u201d, dice Painter. “Las computadoras cu\u00e1nticas a partir de ahora est\u00e1n limitadas por tasas de error del nivel de aproximadamente un error por cada mil operaciones”.<\/p>\n\n\n\n

Un objetivo principal de AWS es crear una arquitectura de computadora que incorpore la correcci\u00f3n de errores cu\u00e1nticos en el hardware. El hardware de AWS se basa en qubits superconductores, que operan a temperaturas ultra fr\u00edas ligeramente por encima del cero absoluto. Los m\u00e9todos de correcci\u00f3n de errores cu\u00e1nticos utilizan conjuntos redundantes de qubits a nivel de hardware f\u00edsico (qubits “f\u00edsicos”) para formar qubits “l\u00f3gicos”, que codifican la informaci\u00f3n cu\u00e1ntica y se pueden utilizar para detectar y corregir errores. Un desaf\u00edo principal en la correcci\u00f3n de errores cu\u00e1nticos es la gran cantidad de hardware asociado con la cantidad de qubits f\u00edsicos requeridos por qubit l\u00f3gico.<\/p>\n\n\n\n

\u201cEn las computadoras cu\u00e1nticas con correcci\u00f3n de errores, cuantos m\u00e1s qubits f\u00edsicos se utilicen para formar un qubit l\u00f3gico, mejor se puede reducir la tasa de error de qubit l\u00f3gico en relaci\u00f3n con la tasa de error de qubit f\u00edsico individual\u201d, dice Painter. \u201cEn el futuro, queremos aumentar la cantidad de qubits l\u00f3gicos a cientos o miles, al mismo tiempo que reducimos la tasa de error de qubits l\u00f3gicos en varios \u00f3rdenes de magnitud, de modo que podamos realizar c\u00e1lculos cu\u00e1nticos de complejidad suficiente para abordar problemas de alto valor. . Para hacerlo, necesitamos desarrollar a\u00fan m\u00e1s tanto el hardware f\u00edsico como la arquitectura l\u00f3gica de qubit “.<\/p>\n\n\n\n

Ra\u00edces cu\u00e1nticas<\/p>\n\n\n\n

Caltech se adapta bien como un centro de innovaci\u00f3n cu\u00e1ntica gracias a su rica historia en el campo. El difunto Richard Feynman, profesor de f\u00edsica de Caltech desde hace mucho tiempo, fue uno de los primeros en proponer las computadoras cu\u00e1nticas. En una conferencia de 1981, explic\u00f3 que hay l\u00edmites para simular sistemas en f\u00edsica con computadoras cl\u00e1sicas porque \u201cla naturaleza no es cl\u00e1sica, maldita sea, y si quieres hacer una simulaci\u00f3n de la naturaleza, ser\u00e1 mejor que la hagas de mec\u00e1nica cu\u00e1ntica, y caramba, es un problema maravilloso porque no parece tan f\u00e1cil “.<\/p>\n\n\n\n

En 1994, el alumno de Caltech Peter Shor (BS \u201981), entonces en Bell Labs, desarroll\u00f3 un algoritmo cu\u00e1ntico que puede factorizar grandes n\u00fameros en per\u00edodos de tiempo muy cortos, demostrando el enorme poder de la tecnolog\u00eda del futuro. Por ejemplo, una computadora cu\u00e1ntica podr\u00eda factorizar un n\u00famero de 2.048 d\u00edgitos en ocho horas, mientras que una computadora cl\u00e1sica necesitar\u00eda unos 300 billones de a\u00f1os. \u201cCuando me enter\u00e9 de esto, me qued\u00e9 asombrado\u201d, recuerda el acad\u00e9mico de Amazon John Preskill, profesor de f\u00edsica te\u00f3rica Richard P. Feynman y director del Instituto de Ciencia y Tecnolog\u00eda Cu\u00e1ntica (IQIM), en un art\u00edculo de Caltech de 2013. Shor tambi\u00e9n ayud\u00f3 a ser pionero en el desarrollo de c\u00f3digos cu\u00e1nticos de correcci\u00f3n de errores.<\/p>\n\n\n\n

Jeff Kimble, de Caltech, profesor em\u00e9rito de F\u00edsica William L. en contacto directo entre s\u00ed. En 2008, \u00e9l y sus colegas tambi\u00e9n fueron los primeros en almacenar estados cu\u00e1nticos entrelazados en un dispositivo de memoria.<\/p>\n\n\n\n

\u201cVine a Caltech como estudiante de posgrado para estudiar con personas como Jeff Kimble, que estaba midiendo peque\u00f1os sistemas cu\u00e1nticos \u00e1tomo-fotones con una sensibilidad exquisita, y que estaba desarrollando protocolos cu\u00e1nticos con estos sistemas que, en \u00faltima instancia, podr\u00edan usarse para crear una forma cu\u00e1ntica. Internet alg\u00fan d\u00eda \u201d, dice Painter.<\/p>\n\n\n\n

Annika Dugad, una estudiante de posgrado actual en Caltech, dice que tener el centro de AWS en el campus trae a\u00fan m\u00e1s entusiasmo a la investigaci\u00f3n cu\u00e1ntica de vanguardia que se lleva a cabo en Caltech. Dugad se encuentra entre varios acad\u00e9micos cuyos estudios de posgrado est\u00e1n siendo financiados por Amazon. Ella est\u00e1 usando el soporte para estudiar la paradoja de la informaci\u00f3n de los agujeros negros, un misterio iluminado por primera vez por Stephen Hawking a principios de la d\u00e9cada de 1970 que pregunta qu\u00e9 sucede con la informaci\u00f3n que queda atrapada dentro de un agujero negro. En \u00faltima instancia, Dugad dice que le gustar\u00eda tomar lo que ha aprendido y aplicarlo a preguntas m\u00e1s pr\u00e1cticas en computaci\u00f3n cu\u00e1ntica.<\/p>\n\n\n\n

\u201cNo muchos campus tienen este tipo de centro cu\u00e1ntico\u201d, dice. \u201cS\u00e9 que hay un medio al que puedo acudir para colaborar en experimentos. La academia tiene un ritmo m\u00e1s lento por naturaleza, pero en la industria, tienen fechas l\u00edmite y realmente pueden hacer que las cosas funcionen “.<\/p>\n\n\n\n

“Hay un nuevo paradigma en la inform\u00e1tica”, dice Brand\u00e3o. \u201cNo se trata solo de hacer que nuestras computadoras actuales sean un poco m\u00e1s r\u00e1pidas o un poco mejores, como lo hemos estado viendo al menos en los \u00faltimos 50 a\u00f1os. Se trata de construir un tipo de computadora completamente nuevo. La computaci\u00f3n cu\u00e1ntica es muy temprana, pero creo que tambi\u00e9n es muy emocionante “.<\/p>\n\n\n\n

Para obtener m\u00e1s informaci\u00f3n sobre la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica, consulte el nuevo Science Exchange de Caltech sobre ciencia y tecnolog\u00eda cu\u00e1nticas<\/a><\/p>\n\n\n\n

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