Software Quantum finalmente ha
dejado la Edad Media con la creación del primer lenguaje de programación
práctica y de alto nivel para los ordenadores cuánticos. Aunque los
dispositivos de hoy en día no están listos para las aplicaciones más prácticas,
el idioma, llamado Quipper, podría orientar el diseño de estas máquinas
futuristas, así como hacer más fácil para programar cuando ellos lleguen.
"Lo hace todas las buenas
características de un lenguaje de programación clásica moderna, adaptada a la
computación cuántica", dice Bob Coecke de la Universidad de Oxford, que no
participó en el trabajo. "Es un tour de force".
Una característica importante de
una computadora cuántica es que sus bits - conocido como qubits - pueden tomar
los valores 0 y 1 al mismo tiempo. Esto permite que el ordenador realice dos o
más cálculos al mismo tiempo. Pero el diseño de algoritmos informáticos que
hacen uso de este paralelismo cuántico es difícil.
Así programación cuántica ha sido
hasta ahora la mayoría de bajo nivel, que ver con instruir a las puertas
lógicas cuánticas que controlan los qubits.
Quantum java
Ahora Peter Selinger de la
Universidad de Dalhousie en Halifax, Canadá, y sus colegas han llevado al campo
al día mediante la creación de Quipper, el primer lenguaje de programación de
alto nivel cuántico. Quipper está diseñado para expresar las instrucciones en
cuanto a conceptos más grandes, y para hacer más fácil reunir a múltiples
algoritmos de una manera modular. Alto nivel idiomas para ordenadores clásicos
como Java hacen la mayor parte del trabajo pesado en la computación moderna.
Quipper se basa en un lenguaje de
programación llamado clásico Haskell, que es particularmente adecuado para la
programación de aplicaciones de la física. ¿Qué equipo de Selinger ha hecho es
adaptarlo a lidiar con qubits.
También han producido una
biblioteca de código Quipper para llevar a cabo siete algoritmos cuánticos
existentes, incluyendo un algoritmo para la estimación de la energía del estado
fundamental de las moléculas. Tienen la esperanza de que otros se sumarán a la
biblioteca, escribiendo más algoritmos, la creación de un recurso que permitirá
a los programadores cuánticos para construir software pegando módulos entre sí,
como programadores clásicas hacen con Java.
"Tener un lenguaje de
programación bien diseñado ayuda a estructurar su pensamiento e informa a la
forma de pensar sobre un problema", dice Selinger. "Puede llegar a
ser una herramienta útil en el diseño de nuevos algoritmos cuánticos."
Thorsten Altenkirch de la
Universidad de Nottingham, Reino Unido, que no participó en el trabajo, está de
acuerdo. "La gente puede utilizar lenguajes como Quipper como banco de
pruebas para las ideas y la comprensión de la forma de escribir software
cuántica", dice.
El equipo de Selinger lanzó su
esquema de la lengua, junto con su biblioteca preliminar, en la programación
Diseño Lengua y conferencias Implementación en Seattle, Washington, el mes
pasado.
Influir en el futuro
Puede parecer extraño para crear
un lenguaje para un ordenador cuántico, ya que el hardware sigue siendo
rudimentaria. Pero el desarrollo del software - que se prueba mediante la
simulación de una computadora cuántica en un clásico uno - podría influir en el
diseño de futuras computadoras cuánticas.
La creación de Quipper fue
financiado por IARPA , la Inteligencia Advanced Research Projects Agency
EE.UU., con el fin de precisar la cantidad de bits que necesitaría un ordenador
cuántico con el fin de superar a uno clásico en ciertas tareas. Programas de
escritura en Quipper hace que los requisitos de hardware de un algoritmo más
clara y que ya ha dado lugar a algunas sorpresas. "Va a tomar muchos más
recursos que la gente había pensado", dice Selinger, que no se puede
hablar de resultados concretos.
Se espera que con los avances en
la ingeniería, tales como la reducción de ruido, el número de qubits necesarios
para un ordenador cuántico práctico disminuirá con el tiempo.
El equipo hizo sus estimaciones
sobre la base de diversas formas existentes de hardware cuántico, incluyendo
los dispositivos que utilizan trampas de iones y fotones. Sin embargo, ellos no
son el único ordenador cuántico en el mercado hoy en día, el equipo de la onda
D. Se utiliza un nuevo enfoque llamado computación cuántica adiabática por lo
que no es actualmente compatible con Quipper.
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