Así es la técnica que acelera 200 veces el cálculo de circuitos cuánticos

Los avances en materia de computación cuántica siguen sorprendiendo. La última compañía en hacerlo ha sido Fujitsu con el anuncio del desarrollo de una nueva técnica capaz de acelerar los algoritmos híbridos cuántico-clásicos en un simulador cuántico. Estos, según la organización, han sido propuestos como método para el uso temprano de computadoras cuánticas, logrando 200 veces la velocidad computacional de simulaciones anteriores. Para los cálculos de circuitos cuánticos que utilizan algoritmos híbridos clásicos y cuánticos convencionales, el número de veces que se realiza el cálculo del circuito aumenta dependiendo de la escala del problema a resolver.

En este sentido, la tecnología desarrollada permite el procesamiento simultáneo de una gran cantidad de cálculos de circuitos cuánticos ejecutados repetitivamente y distribuidos entre múltiples grupos. Además, la compañía también ha ideado una manera de simplificar problemas a gran escala con menos pérdida de precisión mediante el uso de un nuevo simulador. “Fujitsu ha hecho posible realizar cálculos en un simulador cuántico en tan solo un día, algo que se estima que tardaría 200 días en completarse con métodos convencionales”, aseguran fuentes corporativas.

Como resultado, ahora es posible completar simulaciones de computación cuántica a gran escala dentro de un marco de tiempo realista y simular el comportamiento de moléculas más grandes calculadas mediante un algoritmo híbrido cuántico-clásico, lo que lleva al desarrollo de algoritmos. La compañía planea incorporar esta tecnología en su plataforma de computación cuántica híbrida para acelerar la investigación en diversos ámbitos como las finanzas o el descubrimiento de fármacos.

A fondo

Centrándose en el hecho de que los circuitos cuánticos con pequeños cambios de parámetros se pueden ejecutar sin afectarse entre sí, Fujitsu ha desarrollado una tecnología de procesamiento distribuido que permite a cada grupo ejecutar diferentes circuitos cuánticos dividiendo los nodos de cálculo del simulador en múltiples grupos y utilizando RPC para presentar trabajos de cálculo de circuitos a través de la red. Con esta tecnología, se pueden distribuir y calcular simultáneamente múltiples circuitos cuánticos con diferentes parámetros, y el tiempo de cálculo se puede reducir a 1/70 del de la tecnología convencional.

Además, mediante simulaciones de moléculas grandes utilizando 32 qubits de uno de los simuladores cuánticos de 40 qubit más grandes del mundo, Fujitsu ha descubierto que la proporción de términos con coeficientes pequeños respecto al número total de términos aumenta a medida que aumenta la escala, y que el efecto de los términos con coeficientes pequeños sobre los resultados finales de los cálculos son mínimos. Aprovechando esta característica, Fujitsu pudo lograr tanto una reducción en el número de términos en la ecuación como la prevención del deterioro en la precisión del cálculo, reduciendo así el tiempo de cálculo del circuito cuántico en aproximadamente un 80%.

Al combinar estas dos tecnologías, la compañía ha podido demostrar “por primera vez en el mundo” que cuando se distribuía el procesamiento de 1024 nodos de cómputo en 8 grupos para un problema de 32 qubits, era posible lograr un tiempo de ejecución de simulación cuántica de 32 qubits en un día frente a la estimación anterior de 200 días.