Una noche enfrentado al desafío cuántico

     Me llamo Luciano Pereira. Tengo 26 años y soy físico por la Universidad de Concepción de Chile. Resido en Madrid desde septiembre de 2019 donde realizo mi doctorado en materia condensada, nanociencia y biofísica por la Universidad Autónoma de Madrid. El director de mi tesis sobre caracterización de detectores no destructivos, Juanjo García Ripoll del IFF-CSIC, me ofreció probar mis ideas en los chips de computación cuántica de IBM, a los que tenemos acceso gracias al acuerdo firmado entre IBM y el CSIC. Y así he estado haciendo en los últimos meses, aprendiendo Qiskit, un lenguaje de programación que se ejecuta en computadores cuánticos, probando algoritmos y haciendo experimentos.

Cuando me enteré de que había un desafío cuántico, el IBM QuantumChallenge ya había empezado. De hecho, solo quedaban 20 horas para su finalización. Le eché un vistazo y enseguida quedé atrapado. Los dos primeros ejercicios me resultaron fáciles con la experiencia que había adquirido. El tercero me llevó algo más de tiempo pero el cuarto era un verdadero rompecabezas. Me quedé pensando sobre él algo más de 2 horas. Ya era de madrugada.

Básicamente en este ejercicio te pedían averiguar qué circuito es capaz de generar un resultado concreto, pero cada operación que añades “cuesta” puntos, el objetivo es armar un circuito con el menor coste posible, siempre por debajo de 1.600.

Podemos imaginar el circuito como una diana, donde el borde es 1.600 y el núcleo 45. Usando una herramienta que proporciona Qiskit, nos quedaríamos fuera de los 1.600, por lo que esta no era una opción. La gente estaba llegando a las primeras posiciones con costes de 180, 140, 80… poco a poco iba bajando, y los participantes iban ingeniándoselas para reducir sus puntuaciones.

Manos a la obra… Me vino a la cabeza una manera de resolverlo con herramientas de optimización que ya había utilizado en la carrera pero era fuerza bruta, algo así como lanzar todos los dardos posibles a la diana y probar suerte. Le quise dar otra vuelta. Ya eran las 4 de la mañana.

Entonces pensé: ¿Por qué no utilizar técnicas de interferometría? Y ahí lo tenía, enfrente de mis ojos. Reduje mi puntuación a 50, a sólo 5 puntos de la puntuación mínima. Tomé aire, cogí un libro de mi habitación, prácticamente al azar. Lo abrí y leí sobre una propiedad de los cúbits que aún no había aplicado. Lancé el programa y crucé los dedos. ¡Eureka!

Por la ventana de mi habitación ya entraban los primeros rayos de luz. Lo había conseguido:

(IBM ha celebrado el Quantum Challenge del 4 al 8 de mayo en todo el mundo, en el cuarto aniversario de la apertura al público de la computación cuántica gracias a la nube. Casi 2.000 personas de 45 países han participado y solo 574 han pasado correctamente los 4 ejercicios. Luciano consiguió la mejor puntuación posible en el 4º ejercicio, junto a unos pocos participantes. Mencionar también la brillante participación de miembros de la Universidad Complutense de Madrid y de la comunidad cuántica del País Vasco #BilbaoQuantum. Actualmente, más de mil millones de circuitos son ejecutados al día en los 18 sistemas cuánticos de IBM).