El proper salt de gegant: per què Boris Johnson vol “anar a la gran” en informàtica quàntica | Informàtica


TLa tecnologia que hi ha darrere dels ordinadors quotidians, com ara telèfons intel·ligents i ordinadors portàtils, ha revolucionat la vida moderna, fins al punt que el nostre dia a dia és inimaginable sense ella. Però un mètode alternatiu d’informàtica avança ràpidament i Boris Johnson és una de les persones que s’han adonat. Haurà de superar els límits de la seva destresa lingüística per explicar-ho.

Es basa en la computació quàntica física quàntica, que analitza com funcionen les partícules subatòmiques que formen l’univers. La setmana passada, el va prometre el primer ministre el Regne Unit “aniria molt a la informàtica quàntica” mitjançant la construcció d’un ordinador quàntic de propòsit general i asseguraria el 50% del mercat mundial de la informàtica quàntica l’any 2040. Tanmateix, el Regne Unit haurà de fer un pas endavant: s’han fet grans passos en el camp aquest any per les superpotències tecnològiques de la Xina i els EUA.

Peter Leek, professor i expert en informàtica quàntica a la Universitat d’Oxford, diu que la informàtica “clàssica” (el terme comú per a la informàtica tal com la coneixem) ha estat un assoliment increïble del segle XX, però “la manera com processem la informació als ordinadors ara encara no ho fa. no aprofitar al màxim les lleis de la física tal com les coneixem”.

El treball sobre la física quàntica, però, ens ha donat una manera nova i més potent de processar la informació. “Si podeu utilitzar els principis de la física quàntica per processar la informació, podeu fer una sèrie de tipus de càlculs que no podeu fer amb ordinadors normals”, diu Leek.

Els ordinadors clàssics codifiquen la seva informació en bits, representats com un 0 o un 1, que es transmeten com un pols elèctric. Un missatge de text, un correu electrònic o fins i tot una pel·lícula de Netflix reproduïda al vostre telèfon és una cadena d’aquests fragments. En els ordinadors quàntics, però, la informació està continguda en un bit quàntic, o qubit. Aquests qubits, tancats en un xip de mida modesta, són partícules com electrons o fotons que poden estar en diversos estats alhora, una propietat de la física quàntica coneguda com a superposició. Això significa que els qubits poden codificar diverses combinacions d’1 i 0 alhora i calcular el seu camí a través d’un gran nombre de resultats diferents.

“Si compareu una peça de memòria en un ordinador normal, es troba en un estat únic d’uns i zeros, ordenats d’una manera específica. En un ordinador quàntic, aquesta memòria pot estar simultàniament en tots els estats possibles d’uns i zeros”, diu Leek.

Per aprofitar realment aquesta potència requereix un “entrellat” de parells de qubits: si es duplica el nombre de qubits, la potència de càlcul augmenta de manera exponencial. Enllaceu aquests parells de qubits entrellaçats i obtindreu un ordinador molt potent que pot analitzar els números a una velocitat sense precedents, sempre que hi hagi un algorisme quàntic (el conjunt d’instruccions que segueix l’ordinador) per al càlcul que voleu fer.

Jay Gambetta, vicepresident d’informàtica quàntica d’IBM, que la setmana passada va presentar el processador quàntic més potent del món, diu: “El sistema combinat té una potència computacional que és molt més que els sistemes individuals”. El processador quàntic Eagle fabricat als Estats Units de l’empresa informàtica, un tipus de xip d’ordinador, encadena 127 qubits en comparació amb els 66 aconseguits recentment per la Universitat de Ciència i Tecnologia de la Xina (USTC) a Hefei.

Gambetta subratlla que les aplicacions pràctiques dels ordinadors quàntics encara no hi són, però teòricament podrien tenir usos interessants com ajudar a dissenyar nous productes químics, fàrmacs i aliatges. La computació quàntica podria donar lloc a una representació molt més eficient dels compostos químics, diu Gambetta, predint amb precisió què pot fer una molècula complexa i obrir el camí per a nous fàrmacs i materials. “Ens dóna una manera de modelar millor la natura”, afegeix.

Hi ha maneres en què la computació quàntica també podria ajudar a combatre l’escalfament global, diu Gambetta, separant de manera més eficient el diòxid de carboni en oxigen i monòxid de carboni, reduint la quantitat de CO2 a l’atmosfera. Alternativament, la informàtica quàntica podria ajudar a entendre com podem fer fertilitzant utilitzant molta menys energia.

L’any passat, IBM es va unir amb el fabricant d’automòbils alemany Daimler, el pare de Mercedes-Benz, per utilitzar la informàtica quàntica per modelar nous bateries de liti. Energies renovables, productes farmacèutics, cotxes elèctricsfertilitzant: si aquests són només alguns dels productes que es poden millorar amb la informàtica quàntica, és comprensible que el Regne Unit vol estar al capdavant del mercat.

Una vegada que la informàtica quàntica arribi al nivell de 1.000 qubits hauria de ser capaç d’aconseguir què IBM s’anomena “avantatge quàntic”, on un ordinador quàntic resol els problemes de manera constant més ràpid que un ordinador clàssic. IBM espera arribar als 1.000 qubits mitjançant el seu processador Condor el 2023.

El fort sistema universitari del Regne Unit, i una llarga història d’innovació, resumida per Alan Turing en informàtica i Paul Dirac en mecànica quàntica: dóna al país una mica d’esperança d’aconseguir l’objectiu de Johnson. Però el company d’IBM de Gambetta, Bob Sutor, diu que per al Regne Unit i altres països ambiciosos a l’hora de fer avenços en la informàtica quàntica, l’educació i les habilitats són clau, a nivell universitari i inferior, incloses les escoles. “Com més gent hi treballi, més ràpid hi arribarem”.