Ordenadores cuánticos, la confianza es buena y la prueba es mejor

Un ordenador cuántico puede resolver tareas en las que falla un ordenador clásico. La cuestión de cómo se puede, sin embargo, comprobar la fiabilidad de una computadora cuántica fue respondida recientemente en un experimento en la Universidad de Viena. Las conclusiones se publican en la revista científica Nature Physics.

El aprovechamiento de los fenómenos cuánticos, como la superposición y el entrelazamiento, representa una gran promesa para construir futuros superordenadores utilizando la tecnología cuántica. Una gran ventaja de este tipo de ordenadores cuánticos es que son capaces de realizar una variedad de tareas mucho más rápido que sus homólogos convencionales. El uso de los ordenadores cuánticos para estos fines plantea un reto importante: ¿cómo se pueden verificar los resultados proporcionados por un ordenador cuántico?

Solo recientemente los desarrollos teóricos han proporcionado métodos para poner a prueba un ordenador cuántico sin tener un ordenador cuántico adicional a mano. Un equipo de investigación internacional en torno a Philip Walther en la Universidad de Viena ha demostrado ahora un protocolo nuevo, donde los resultados computacionales cuánticos pueden ser verificadas sin necesidad de utilizar los recursos informáticos cuánticos adicionales.

Trampas para un ordenador cuántico

Con el fin de probar los ordenadores cuánticos los científicos insertaron “trampas” en las tareas. Las trampas son cálculos intermedios cortos de los que el usuario sabe el resultado de antemano. En caso de que el ordenador cuántico no haga su trabajo correctamente la trampa entrega un resultado que difiere del esperado. ”De esta manera, el usuario puede verificar el grado de fiabilidad del ordenador cuántico y si realmente lo es”, explica Elham Kashefi (Edimburgo) y Joseph Fitzsimons (Singapur),  coautores del artículo. Los más trampas que el usuario se basa en las tareas que el mejor, el usuario puede estar seguro de que el ordenador cuántico hecho, calcula con precisión.

“Hemos diseñado la prueba, de tal manera que el ordenador cuántico no puede distinguir la trampa de sus tareas normales”, dice Stefanie Barz (Viena), primer autor del estudio. Este es un requisito importante para garantizar que el ordenador cuántico no es capaz de ajustar el resultado de la prueba. Los investigadores también probaron si el ordenador cuántico realmente recurre a los recursos cuántica. De esta manera, pueden asegurarse de que incluso un ordenador cuántico maliciosamente construido no puede engañar y aceptar resultados erróneos.

Aplicación de la idea con fotones

Para esta primera demostración, los investigadores utilizaron una computadora cuántica óptica, donde las partículas de luz individuales, llamadas fotones, llevan la información. El protocolo demostrado es genérico, pero los ordenadores cuánticos ópticos parece que son ideales para esta tarea. La movilidad de los fotones permite una fácil interacción con el ordenador cuántico. Philip Walther es optimista sobre las perspectivas planteadas por este experimento que muestra mecanismos de control prometedores para futuros ordenadores cuánticos. Y, por otra parte, que podría conducir a nuevas herramientas para sondear los recursos más complejos de la cuántica.

Fuente: Stefanie Barz, Joseph F. Fitzsimons, Elham Kashefi, Philip Walther. Experimental verification of quantum computation. Nature Physics, 2013; DOI:10.1038/nphys2763