El Centro de Computación Cuántica Lockheed Martin (QCC) de la USC es un esfuerzo conjunto de investigación científica entre Lockheed Martin Corporation y la Universidad del Sur de California (USC). El QCC está ubicado en el Instituto de Ciencias de la Información (ISI), una unidad de investigación en ciencias de la computación e ingeniería de la Escuela de Ingeniería Viterbi de la USC , y es operado conjuntamente por el ISI y Lockheed Martin.
Los profesores de la USC, los investigadores del ISI y los estudiantes están realizando investigaciones básicas y aplicadas en computación cuántica y están colaborando con investigadores de todo el mundo. El QCC utiliza un sistema de recocido cuántico D-Wave Two, fabricado por D-Wave Systems , Inc. [1] [2] El QCC es la primera organización fuera de D-Wave en operar el sistema. [3] El segundo sistema está instalado en el Centro de Investigación Ames de la NASA , [4] y es operado conjuntamente por la NASA y Google . [5] [6] Los sistemas deben mantenerse extremadamente fríos y protegidos electromagnéticamente para operar con el mayor tiempo de coherencia posible.
Se sabe que el procesamiento de información cuántica, también llamado computación cuántica , ofrece en teoría aceleraciones espectaculares y respuestas más completas para algunos problemas de computación combinatoria. El recocido cuántico es una rama de la computación cuántica cuyas ventajas sobre la computación clásica se están investigando. [7] En el recocido cuántico, los problemas se codifican en el estado de energía más bajo de un sistema cuántico físico. Las aplicaciones que se están estudiando actualmente en el QCC incluyen análisis de big data , verificación y validación de sistemas ciberfísicos , identificación y clasificación de patrones, y optimización y aprendizaje automático , cualquiera de los cuales puede respaldar avances en múltiples industrias y en el gobierno. [8]
Los investigadores de la USC y del ISI, así como los ingenieros de Lockheed Martin, buscan desarrollar métodos para evaluar los recocidos cuánticos [9] y realizar pruebas de "cuantidad". [10] Estos incluyen el estudio del entrelazamiento cuántico [11] y, de manera más general, el desempeño de los experimentos de recocido cuántico. [12]
Los investigadores también están trabajando para gestionar la decoherencia cuántica , el fenómeno que degrada el rendimiento de los procesadores de información cuántica cuando los estados cuánticos se ven obligados a salir de la superposición cuántica . La decoherencia puede reducir la funcionalidad cuántica a la de una computadora clásica y se puede contrarrestar utilizando la corrección de errores cuánticos . [13] Los investigadores del QCC y sus colaboradores han desarrollado métodos para contrarrestar la decoherencia en los recocidos cuánticos combinando la corrección de errores cuánticos con penalizaciones de energía que suprimen la decoherencia en un único método de corrección de recocido cuántico. [14] [15] [16]
El QCC se puso en marcha en noviembre de 2011 bajo el liderazgo del director científico y técnico Daniel Lidar , profesor de ingeniería eléctrica, química y física de la USC; el director operativo Robert F. Lucas, [17] director de la división de sistemas computacionales y tecnología del ISI; y Ned Allen y Greg Tallant de Lockheed Martin. El QCC comenzó con un D-Wave One de 128 qubits, [18] que fue reemplazado en marzo de 2013 por el D-Wave Two de 512 qubits. [19]
La investigación se centró inicialmente en probar si el D-Wave es de hecho un sistema cuántico, [20] [21] [22] [23] y se ha expandido para comparar el D-Wave con algoritmos clásicos, [24] [25] y varias aplicaciones, incluido el aprendizaje automático cuántico . [26] Los investigadores de Lockheed Martin se han centrado en la aplicación de la computación cuántica adiabática al problema de la verificación y validación de sistemas de control y otras tareas con una estructura matemática similar, como el diseño de formas de onda especiales para aplicaciones de RF con lóbulos laterales mínimos.
El equipo incluye más de una docena de profesores de la USC, investigadores del ISI, estudiantes postdoctorales y de posgrado y más de 100 usuarios de Lockheed Martin.
La USC está ubicada en el centro de Los Ángeles . La ISI está ubicada en Marina del Rey, California . La sede de Lockheed Martin está ubicada en Bethesda, Maryland . D-Wave está ubicada en Burnaby, Columbia Británica , Canadá .
33°58′49″N 118°26′24″W / 33.980295°N 118.440003°W / 33.980295; -118.440003