La ley de Niven dice que las computadoras cuánticas mejoran a "doble velocidad exponencial". Si puede resistir la prueba del tiempo, entonces esperar a que la superioridad cuántica no sea larga.
Procesador cuántico Foxtail de GoogleEn diciembre de 2018, los científicos de Google AI realizaron cálculos en el mejor procesador cuántico de Google. Pudieron reproducir estos cálculos en una computadora portátil normal. Luego, en enero, lanzaron la misma prueba en una versión mejorada del chip cuántico. Esta vez necesitaban una computadora de escritorio potente para simular el resultado. Y para febrero, ya no tenían las computadoras clásicas capaces de simular a sus rivales cuánticos. Para hacer esto, los investigadores tuvieron que solicitar tiempo de procesador en una gran red de servidores.
"En algún momento de febrero, tuve que hacer algunas llamadas y decir:" Oye, necesitamos más cuotas ", dijo
Hartmut Niven , director del Laboratorio de Inteligencia Artificial Cuántica de Google. "Realizamos tareas que requerían un millón de procesadores".
Esta rápida mejora condujo a la llamada La Ley de Niven, una nueva regla que describe qué tan rápido las computadoras cuánticas se ponen al día con las computadoras clásicas. La regla nació como una observación interna, y solo entonces Niven lo mencionó en mayo en el simposio Google Quantum Spring. Allí, dijo que las computadoras cuánticas aumentan la potencia de cómputo en comparación con las clásicas con velocidad "doble exponencial" - movimiento asombrosamente rápido.
Con un crecimiento exponencial doble, "al principio parece que nada está sucediendo, nada está sucediendo, y luego, oh, y de repente estás en otro mundo", dijo Niven. "Eso es lo que estamos observando".
Incluso el crecimiento exponencial es un fenómeno bastante rápido. Significa que cierta cantidad crece, a medida que las potencias de dos: 2
1 , 2
2 , 2
3 , 2
4 . Al principio, el aumento no es tan notable, pero los posteriores son enormes. La Ley de Moore, la famosa regla que duplica el poder de cómputo aproximadamente cada dos años, es exponencial.
El crecimiento exponencial doble parece más significativo. En lugar de aumentar los grados de dos, el valor crece a medida que los grados del grado de dos: 2
2 1 , 2
2 2 , 2
2 3 , 2
2 4 . El crecimiento exponencial doble se destacó en un artículo reciente, "
Especialistas en computación que amplían los límites del conocimiento comprobable "
, y describió la enorme tasa de crecimiento de la complejidad de ciertos problemas computacionales. El doble crecimiento exponencial es tan único que le resulta difícil encontrar ejemplos en el mundo real. Y la velocidad del progreso en la computación cuántica podría ser el primer ejemplo de este tipo.
La doble velocidad exponencial con la que, según Niven, las computadoras cuánticas se están poniendo al día con las computadoras clásicas, es el resultado de una combinación de dos factores exponenciales. Primero, las computadoras cuánticas tienen una ventaja exponencial interna sobre las clásicas: si, por ejemplo, hay cuatro qubits en un circuito cuántico, entonces su potencia de cálculo es comparable a un circuito de 16 bits ordinarios. Eso sería cierto incluso sin una mejora en la tecnología cuántica.
El segundo factor exponencial aparece debido a la rápida mejora de los procesadores cuánticos. Niven dice que los mejores chips cuánticos de Google han estado mejorando exponencialmente últimamente. Esta velocidad se debe a una disminución en el número de errores. Esto permitió a los ingenieros construir procesadores cuánticos más grandes, dijo Niven. Si las computadoras clásicas requieren exponencialmente más potencia informática para simular procesadores cuánticos, y la potencia de estos procesadores cuánticos crece exponencialmente con el tiempo, el resultado es una relación exponencial doble entre máquinas cuánticas y clásicas.
Hartmut Niven, Director del Laboratorio de Inteligencia Artificial Cuántica de GoogleNo todos están convencidos de esto. En primer lugar, las computadoras clásicas no se detienen. Las fichas regulares continúan mejorando, incluso si
la ley de Moore ya no funciona . Además, los científicos informáticos constantemente presentan algoritmos más eficientes que ayudan a las computadoras clásicas a mantenerse al día.
"Dadas todas las partes móviles, incluidas las mejoras desde el lado clásico y cuántico, es difícil llamar a este crecimiento doble exponencial", dijo
Andrew Childs , uno de los directores del centro conjunto de información cuántica y ciencias de la computación de la Universidad de Maryland.
Y aunque la velocidad exacta con la que las computadoras cuánticas se están poniendo al día con las computadoras clásicas puede ser un tema de debate, no hay duda sobre la rápida mejora de la tecnología cuántica.
"Creo que la innegable realidad de este progreso ha pasado la pelota al lado de personas que creen que las computadoras cuánticas escalables no funcionarán", escribió
Scott Aaronson , un especialista en TI de la Universidad de Texas en Austin, por correo electrónico. "Ahora tendrán que articular claramente dónde y por qué se detendrá este progreso".
El objetivo principal del campo de la computación cuántica es producir cálculos cuánticos efectivos que no puedan simularse en un tiempo razonable en las computadoras clásicas más potentes (y la supercomputadora
Summit del Laboratorio Nacional Oak Ridge ahora se considera la más poderosa). Y entre varios grupos de investigación que desarrollan computadoras cuánticas, Google es particularmente ruidoso al declarar su búsqueda de este objetivo, conocido como "superioridad cuántica".
Hasta ahora, la superioridad cuántica sigue siendo esquiva, a veces parece que se acaba de lograr, pero hasta ahora ha fallado. Pero si se implementa la ley de Niven, entonces este objetivo es corto. Niven no dice exactamente cuándo, en su opinión, el equipo de Google logrará la superioridad cuántica, pero admite que esto puede suceder pronto.
"A menudo decimos que creemos que lo lograremos en 2019", dijo Niven. "Todas las señales ya están allí".