El problema de la coherencia, explicado sin física
De todo lo que me explicó Ariel Gamboa sobre cómputo cuántico, esto es lo que más me aclaró en qué punto está realmente el campo. Y no es una limitación matemática. Es de ingeniería.
El dato que no cuadra
Existen máquinas genuinamente cuánticas a las que puedes acceder para correr experimentos. Ariel mencionaba IBM Q Experience.
Pero si bien te va, puedes tener operaciones entre tres qubits, y ya.
Y ahí está la pregunta obvia: si la computadora tiene siete qubits, ¿por qué sólo puedes operar con tres?
La respuesta
Para empezar, imagínate tener el control de algo tan pequeño como un fotón o como un átomo, y dejarlo en cierto estado. Es una tarea de ingeniería sumamente difícil. Para uno ya es complejo.
Ahora, para hacer que dos reaccionen de alguna manera específica —es decir, que se le aplica una compuerta y siga siendo coherente...
Y aquí se detiene solo a definirlo, que es lo que hace la explicación tan buena:
¿Qué estoy diciendo, coherente? Que lo que yo le programé sea realmente lo que está ocurriendo en el fenómeno, y que cuando yo lo mida me dé el resultado del fenómeno.
Por qué esa definición es tan buena
Porque quita toda la mística de encima.
La coherencia no es un concepto esotérico de la física. Es una pregunta de control industrial, formulada tres veces:
- ¿Lo que programé es lo que está pasando?
- ¿Lo que está pasando es lo que voy a medir?
- ¿Se mantuvo así el tiempo suficiente?
Cuando alguna de las tres falla, tu resultado no significa nada. Y con cada qubit adicional que metes a la operación, mantener las tres se vuelve dramáticamente más difícil.
Por eso siete qubits no son siete qubits utilizables. Son siete qubits que existen y tres que puedes hacer interactuar sin que el experimento se te deshaga en las manos.
La era en la que estamos
Ariel la nombra: NISQ, noisy intermediate scale quantum devices.
Lo cual significa, dicho por él: que son ruidosos, es decir, no son confiables; son de escala intermedia; y no son escalables como las computadoras que tenemos justo ahora.
Las tres cosas a la vez.
Y por eso lo de "en papel es sencillo"
Esto explica su otra frase del episodio:
Cuando yo empecé dije: okay, esto es sencillísimo, simplemente voy a agarrar esto y... No. Es una pesadilla construir los algoritmos.
Para cada caso específico tienes que construir una serie de compuertas con ciertas características. Esas características están bien enumeradas en los papers, pero la parte técnica es un desastre.
El algoritmo publicado asume compuertas ideales. La máquina real tiene compuertas que a veces hacen lo que dicen. Todo el trabajo está en ese espacio.
Su lectura, que no es pesimista
A pesar de todo lo anterior:
Las computadoras cuánticas están limitadas por retos ingenieriles, pero desde mi punto de vista han estado evolucionando a pasos bastante veloces.
Ese es el matiz que casi siempre se pierde. El campo no está atorado en un problema conceptual sin resolver. Está en la parte lenta y cara de convertir algo que funciona en el pizarrón en algo que funciona en una mesa.
Que es, históricamente, donde han estado casi todas las tecnologías que hoy damos por sentadas.
Este texto sale del episodio 018 del Podcast Algoritmos, una conversación con Ariel Gamboa. Los números concretos de qubits que menciona eran los de 2020 y hoy están superados; el problema de la coherencia no.