609 76 52 51 -- ASSOCIACIÓ ASTRONÒMICA SANT CUGAT-VALLDOREIX astronomia-junta@astronomia.cat

09Dr. José Ignacio Latorre

Ressenya conferència Novembre 2017:       EL FUTUR QUÀNTIC

El primer ordinador quàntic, o si més no el processador que l’ha de controlar nova frontera de la informàtica: crear una màquina capaç de realitzar càlculs que ara són impossibles.

Tanta potència de càlcul fins ara s’aconsegueix acumulant xips, optimitzant-los i fent que treballin conjuntament. És el principi dels superordinadors, que ocupen grans espais i realitzen milions d’operacions per segon per a qüestions com la intel·ligència artificial, la recerca de molècules, el càlcul de prospeccions petrolíferes o la predicció del clima.

Per a la informàtica quàntica, el càlcul del processador substitueix la tradicional unitat binària de 0 i 1 de la informàtica tradicional (el bit) per principis de la mecànica quàntica i crea una unitat en la qual 0 i 1 es puguin superposar (el bit quàntic). Per tant, està cridat a fer càlculs més ràpids que no poden obtenir-se, de moment, amb un superordinador. Tot i que en això hi ha encara una mica de ciència-ficció. «Els superordinadors fa 40 anys que resolen grans problemes però els ordinadors quàntics encara no han demostrat res, malgrat que és una línia de futur». S’hi està treballant.

Uns 500 investigadors, treballant en aquesta nova línia; un equip capaç de desenvolupar tecnologia pròpia i competir amb els que preparen IBM, Google o la startup californiana Rigetti, ara mateix les empreses punteres del sector. O amb els fabricants xinesos, que han aconseguit importants avanços en l’àrea quàntica.

La nova línia d’investigació la dirigirà el catedràtic de Física Quàntica de la Universitat de Barcelona José Ignacio Latorre, que està conformant un grup d’investigadors en el qual participa també Pol Forn-Díaz, un físic format amb un dels pares del bit quàntic (la unitat que es fa servir en càlcul quàntic), Hans Mooji, i personal de l’Institut de Ciències Fotòniques (ICFO), que dirigeix Lluís Torner, el grup de tecnologia quàntica del qual ha desenvolupat un generador de números aleatoris quàntics que permeten l’encriptació avançada de documents.

«Treballarem en un xip a escala atòmica en el qual es canvien les lleis que controlen la informació i amb el qual esperem aconseguir càlculs de com a mínim un bit quàntic en un any o dos», ha explicat Latorre en la conferencia.

El repte en un o dos anys de la investigació mundial sobre processadors quàntics és aconseguir la «supremacia quàntica», el càlcul d’una quantitat que sigui impossible de reproduir en la informàtica clàssica, inclosos els actuals superordinadors, i que actualment es xifra en 49 bits quàntics. «Encara no s’ha aconseguit però per l’estat actual de la investigació s’hi podria arribar abans d’un any», assenyala el Dr. Latorre.

BAIXES TEMPERATURES / Perquè un ordinador quàntic funcioni es treballa amb xips de la mida «de pocs àtoms, és a dir, a escales molt, molt petites però a temperatures de 10 milikelvins (-273 graus centígrads)» i això requereix potentíssims equips de refrigeració, control i bombament, semblants als dels superordinadors. O sigui, que encara que el xip sigui microscòpic, la mida de la resta de l’equip no ho és, recorda Latorre.

Per a això, encara que de moment treballaran a les actuals instal·lacions del BSC al campus de la UPC, és previst que es pugui aprofitar aviat al nou edifici corporatiu del centre, que ja està finalitzat tot i que en fase de condicionament, «que és complex», afirma.

Aquest futur ordinador quàntic capaç de portar a terme càlculs fins ara impossibles, no obstant, tindrà un propòsit universal i no estarà dedicat a un sol objectiu. «S’han de construir ordinadors que serveixin per a tot, no que només es dediquin a una cosa, perquè llavors sí que és fàcil que facin alguna cosa bé».

Del superordinador a la computació quàntica

Els ordinadors es van crear per fer càlculs més ràpids que la ment humana. Càlculs per xifrar i desxifrar, com les famoses màquines Enigma utilitzada a la segona guerra mundial i la seva contrarèplica per Alan Turing. La carrera per fer aquests càlculs més ràpids no ha parat mai i on la física clàssica voreja els seus límits, s’intenta amb la física quàntica, a escala atòmica, amb l’aplicació a la informàtica de les teories de Max Planck, Albert Einstein i Niels Bohr.

 

Intel·ligència artificial i aprenentatge mecànic

Aquestes teories i altres sobre l’aprenentatge de les màquines i la intel·ligència artificial «es coneixen des de fa molts anys però necessitaven superordinadors com els que hi ha ara per brillar. Ara ja podem identificar imatges i fer traduccions pràcticament a l’instant», recorda el Dr. Latorre. Diversos superordinadors, entrenats per fer una sola cosa, han superat els humans. Ara es busca que serveixin per fer-fo tot.

 

Simulacions per imitar la futura màquina

El repte és simular el funcionament del cervell humà en una màquina, segons la teoria de les xarxes neuronals, en la qual es basa la intel·ligència artificial. IBM és una de les diverses empreses que estan intentant replicar aquest funcionament amb un model comercial del que serien els càlculs d’un ordinador quàntic que puguin aprofitar les empreses que fins ara recorren als superordinadors.

Carme Mas – AASCV

Translate »