En la actualidad, los principales países del mundo compiten ferozmente en el campo de los ordenadores cuánticos, y China ha logrado importantes innovaciones en este campo. Entre ellas, la más destacada es la nueva ronda de avances de China en el campo de la computación cuántica: el último ordenador cuántico chino, «Wukong», que estará equipado con un procesador cuántico superconductor de 72 bits, tiene una potencia de cálculo superior a la de los ordenadores tradicionales.
En este artículo se presentan el concepto, las ventajas, la composición y los campos de aplicación de los ordenadores cuánticos, así como la historia del desarrollo de China y su posición de liderazgo en el campo de la computación cuántica.
¿Qué son los ordenadores cuánticos?
La computadora cuántica es un nuevo tipo de equipo de tecnología informática. En comparación con las computadoras tradicionales, tiene muchas ventajas. Puede completar en poco tiempo algunas tareas informáticas que resultan difíciles para las computadoras tradicionales, como simular fenómenos cuánticos complejos y descifrar códigos.
Ventajas de los ordenadores cuánticos
En comparación con los ordenadores tradicionales, los ordenadores cuánticos pueden completar una gran cantidad de tareas informáticas basadas en la interferencia, ya que los bits cuánticos (qubits) tienen las características de superposición y entrelazamiento. De esta manera, los ordenadores cuánticos pueden completar más tareas informáticas en menos tiempo y tienen una mayor velocidad y potencia de cálculo que los ordenadores tradicionales.
Concretamente, los ordenadores cuánticos pueden alcanzar capacidades de cálculo superiores a las de los ordenadores clásicos gracias a dos características: el «paralelismo cuántico» y el «entrelazamiento cuántico». Entre ellas, el «paralelismo cuántico» puede manejar múltiples problemas de cálculo al mismo tiempo, mientras que el «entrelazamiento cuántico» puede resolver problemas de cálculo globales, de modo que los ordenadores cuánticos pueden completar una gran cantidad de tareas de cálculo en poco tiempo.
La historia del desarrollo de la computadora cuántica de China
En 2017, el científico chino Wang Jianghong y otros lograron realizar con éxito la comunicación cuántica en el espacio, lo que supone el primer experimento de comunicación cuántica en el espacio del mundo.
En 2018, China lanzó con éxito el «satélite Micius» para experimentos científicos cuánticos, lo que abre una nueva era en la comunicación cuántica.
En 2022, China lanzó con éxito el primer prototipo de computación cuántica del mundo: el prototipo de computación cuántica «Nine Chapters». El dispositivo ha alcanzado el nivel más avanzado del mundo y puede realizar cálculos cuánticos de 33 bits. A principios de junio de 2023, el equipo de investigación de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, basándose en el prototipo de computación cuántica óptica «Nine Chapters», completó la solución a los dos tipos de problemas de teoría de grafos «Dense Subgraph» y «Max-Haf». En comparación con el superordenador más rápido del mundo, simula exactamente el mismo experimento unas 180 millones de veces más rápido utilizando los algoritmos clásicos más avanzados actuales.
En 2023, China lanzó el último ordenador cuántico «Wukong». Está equipado con un procesador cuántico superconductor de 72 bits y es actualmente uno de los ordenadores cuánticos más avanzados. Se informa de que superará la potencia de cálculo de los ordenadores clásicos y tiene amplias perspectivas de aplicación. Su lanzamiento promoverá aún más el desarrollo de China en el campo de la computación cuántica y también proporcionará un mejor apoyo y garantía para la innovación tecnológica de China a escala mundial.
Ordenador cuántico superconductor
El ordenador cuántico superconductor se refiere a un sistema físico de computación cuántica basado en uniones Josephson superconductoras. Existen muchos esquemas de implementación física para la computación cuántica, entre los cuales la computación cuántica superconductora basada en circuitos superconductores es actualmente la de más rápido crecimiento y la que se encuentra a la vanguardia de la industrialización.
Con el desarrollo de la tecnología, la computación cuántica superconductora puede satisfacer inicialmente los requisitos de los ordenadores cuánticos; al mismo tiempo, la escala y el rendimiento de los chips cuánticos superconductores también han comenzado a entrar en la era de la tecnología cuántica de tamaño medio con ruido.
Composición de un ordenador cuántico superconductor
Tomando como ejemplo el ordenador cuántico original, su modelo WY-SC24-100 incluye un sistema de chip cuántico superconductor de 24 bits, un sistema de medición y control de computación cuántica, un sistema operativo de ordenador cuántico y un sistema de soporte del entorno de computación cuántica, entre otros componentes.
Sistema de chip cuántico
El sistema de chip cuántico superconductor basado en el procesador cuántico superconductor Kuafu KF-C24-100 es el núcleo computacional del ordenador cuántico, que puede ejecutar programas cuánticos.
Sistema de medición y control para ordenadores cuánticos
El sistema de medición y control de la computación cuántica es el sistema de control del ordenador cuántico, que se utiliza para controlar el funcionamiento del chip cuántico.
Sistema de soporte para entornos de computación cuántica
Incluyendo el sistema de refrigeración a temperatura ultrabaja y el sistema activo de reducción de vibraciones del host del ordenador cuántico, proporciona un entorno de trabajo que garantiza el funcionamiento estable del ordenador cuántico.
Sistema operativo para ordenadores cuánticos
El primer sistema operativo para ordenadores cuánticos nacionales desarrollado de forma independiente por Benyuan Quantum, «Benyuan Sinan», proporciona un marco fundamental para los sistemas de software de computación cuántica para ordenadores cuánticos y cuenta con funciones como la ejecución paralela de múltiples tareas de computación cuántica, la calibración automática de chips cuánticos y la gestión eficiente de los recursos cuánticos.
Aplicaciones de los ordenadores cuánticos
Con su potencia informática revolucionaria, los ordenadores cuánticos desempeñarán un papel importante en la biomedicina, el big data, la inteligencia artificial, la tecnología financiera y otros campos, y es probable que cambien de forma radical el patrón de desarrollo de estos campos.
Diseño de ingeniería
La computación cuántica puede mejorar la eficiencia computacional en el campo del diseño de ingeniería.
Bioquímica
La naturaleza paralela de los ordenadores cuánticos puede acelerar los avances en áreas como las simulaciones químicas, el cálculo de materiales y el diseño de fármacos.
Big Data
La eficiencia computacional exponencial que aportan los ordenadores cuánticos puede mejorar la velocidad de análisis de los macrodatos.
Tecnología financiera
Gracias al paralelismo de la computación cuántica, se puede aplicar al procesamiento masivo de datos, a escenarios de negociación de alta frecuencia y a situaciones de mercado complejas en el sector financiero.
Inteligencia artificial
El uso de ordenadores cuánticos permite analizar grandes volúmenes de datos de forma más eficaz, acortar la curva de aprendizaje de las máquinas de inteligencia artificial y acelerar el desarrollo de la inteligencia artificial.
En conclusión
Con el creciente desarrollo de la tecnología de computación cuántica, los principales países del mundo están investigando y explorando activamente sus perspectivas de aplicación, y promoviendo el desarrollo de este campo. Las importantes innovaciones de China en el campo de la computación cuántica son especialmente llamativas. Ha superado a muchas potencias tradicionales y se está convirtiendo en la potencia líder mundial en computación cuántica.
La competencia en el campo de la computación cuántica también es cada vez más feroz. En la actualidad, las ventajas y el dominio de China en este campo han atraído la atención de Estados Unidos y otros países, y China también se enfrentará a la presión de la competencia internacional. En el futuro, debemos seguir reforzando la innovación tecnológica y la optimización de la cadena industrial de China en el campo de la computación cuántica, y mejorar la posición y la influencia internacional de China en este campo.
