La mecánica clásica se ocupa del movimiento de los objetos, las fuerzas que actúan sobre ellos y la energía asociada a su actividad. La mecánica cuántica es una teoría fundamental de la física que describe el comportamiento de la materia y la energía a escalas atómicas y niveles subatómicos.
Las computadoras cuánticas prometen resolver algunos problemas más rápido que las clásicas. Sin embargo, sólo hay unos pocos ejemplos con una aceleración tan espectacular, como los algoritmos de factorización de ruido y la simulación cuántica.
El problema de la mecánica clásica es que tiene limitaciones computacionales, especialmente en la simulación de osciladores armónicos acoplados. Un sistema de masas conectadas por resortes es un ejemplo típico de uno de estos osciladores, donde el desplazamiento de un grupo provoca una serie de oscilaciones en todo el sistema. A medida que crece la población, también crece la complejidad de crear estos movimientos formales. El desafío de la complejidad ha obstaculizado constantemente la simulación mecánica clásica durante mucho tiempo.
Como resultado, los investigadores desarrollaron una técnica de mapeo que codifica las posiciones y velocidades de todas las masas y salta a la función de onda cuántica de un sistema de qubits. Utilizando el crecimiento exponencial de los parámetros en el número de qubits en un sistema cuántico, los investigadores descubrieron que sólo se necesitan aproximadamente log(N) qubits para codificar eficientemente N masas de información. Esto se debe a que la cantidad de parámetros que describen la función de onda de un sistema de qubits aumenta exponencialmente con la cantidad de qubits.
Este uso del crecimiento exponencial de los parámetros permite la evolución de la función de onda para luego determinar las coordenadas de las bolas y los resortes, requiriendo muchos menos recursos que un enfoque no clásico para simular un sistema de este tipo.
Los investigadores demostraron que los algoritmos cuánticos se pueden utilizar para resolver de manera eficiente cualquier problema que involucre una red de oscilador frío. Este descubrimiento abre nuevas posibilidades sobre cómo se pueden utilizar las computadoras cuánticas. También introduce una nueva forma de desarrollar algoritmos cuánticos pensando en sistemas clásicos.
Los investigadores enfatizaron que, además de demostrar que la dinámica clásica y la cuántica son equivalentes, este trabajo allana el camino para desarrollar más algoritmos cuánticos que proporcionen una velocidad más rápida. Demuestra el potencial revolucionario de los nuevos algoritmos cuánticos para resolver problemas computacionalmente exigentes. Dijeron que al comprender la propagación de ondas clásicas en el entorno cuántico, los científicos pueden abrir nuevas oportunidades para resolver eficazmente problemas difíciles.
En conclusión, esta investigación es un paso importante para unir la mecánica clásica y la computación cuántica. El algoritmo cuántico descubierto proporciona una poderosa herramienta para simular osciladores armónicos clásicos acoplados con una eficiencia sin precedentes. Los límites de la computación cuántica continúan ampliándose a medida que se amplían las aplicaciones potenciales de este descubrimiento revolucionario.
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Rachit Ranjan es consultor de Internet en MarktechPost. Actualmente cursa B.Tech en el Instituto Indio de Tecnología (IIT) de Patna. Continúa activamente su carrera en el campo de la inteligencia artificial y la ciencia de datos y le apasiona y se dedica a explorar estos campos.
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