Los ordenadores cuánticos pueden superar a nuestros ordenadores clásicos más rápidos en áreas muy específicas, según sugiere un experimento innovador. Los investigadores de Google Quantum AI han descubierto una “fase computacionalmente compleja y estable” que se puede lograr con las unidades de procesamiento cuántico (QPU) existentes, también conocidas como procesadores cuánticos.
Esto significa que cuando los ordenadores cuánticos entran en esta “fase de ruido débil” específica, pueden realizar cálculos computacionalmente complejos que superan el rendimiento de los superordenadores más rápidos. La investigación, dirigida por Alexis Morvan, investigador de computación cuántica en Google, se publicó el 9 de octubre en la revista Nature.
“Estamos centrados en desarrollar aplicaciones prácticas para ordenadores cuánticos que no se pueden realizar en un ordenador clásico”, dijeron los representantes de Google Quantum AI a Live Science en un correo electrónico. “Esta investigación es un paso significativo en esa dirección. Nuestro próximo desafío es demostrar una aplicación ‘más allá de lo clásico’ con impacto en el mundo real”.
Sin embargo, los datos producidos por los ordenadores cuánticos siguen siendo ruidosos, lo que significa que todavía necesitan realizar una “corrección de errores” cuántica bastante intensiva a medida que aumenta el número de qubits para que los qubits permanezcan en la “fase de ruido débil”, añadieron. Los qubits, que están integrados en las QPU, se basan en los principios de la mecánica cuántica para ejecutar cálculos en paralelo, mientras que los bits de computación clásica solo pueden procesar datos en secuencia. Cuantos más qubits haya en una QPU, más exponencialmente potente se vuelve una máquina. Debido a estas capacidades de procesamiento paralelo, los cálculos que a un ordenador clásico le llevarían miles de años realizar podrían ser realizados por un ordenador cuántico en segundos.
Pero los qubits son “ruidosos”, lo que significa que son muy sensibles y propensos a fallar debido a interferencias; aproximadamente 1 de cada 100 qubits falla, frente a 1 de cada mil millones de bits. Los ejemplos incluyen perturbaciones ambientales como cambios de temperatura, campos magnéticos o incluso radiación del espacio.
Esta alta tasa de error significa que para lograr la “supremacía cuántica”, se necesitarían tecnologías de corrección de errores extremadamente competentes (que aún no existen) o un ordenador cuántico con millones de cúbits. Escalar los ordenadores cuánticos no es fácil, ya que la mayor cantidad de cúbits en una sola máquina hoy en día es de aproximadamente 1.000.
Pero el nuevo experimento realizado por los científicos de Google sugiere que los ordenadores cuánticos pueden soportar los niveles actuales de ruido y superar a los ordenadores clásicos en cálculos específicos. Sin embargo, la corrección de errores aún puede ser necesaria cuando las máquinas aumenten de escala.
Los científicos utilizaron un método conocido como muestreo de circuito aleatorio (RCS) para probar la fidelidad de una red 2D de cúbits superconductores, que son uno de los tipos más comunes de cúbits y están hechos de un metal superconductor suspendido en temperaturas cercanas al cero absoluto. RCS es un punto de referencia que mide el rendimiento de un ordenador cuántico en comparación con el de un superordenador clásico, y es el punto de referencia más difícil de realizar en un ordenador cuántico, dijeron los científicos.
Los experimentos revelaron que los cúbits en funcionamiento pueden pasar de una primera fase a una segunda fase, llamada “fase de ruido débil”, al activar ciertas condiciones. En los experimentos, los científicos aumentaron artificialmente el ruido o ralentizaron la propagación de las correlaciones cuánticas. En esta segunda “fase de ruido débil”, el cálculo fue lo suficientemente complejo como para que concluyeran que un ordenador cuántico podría superar a un ordenador clásico. Lo demostraron en el chip Sycamore de 67 cúbits de Google.
“Este es un punto de referencia en el camino hacia aplicaciones del mundo real, o más allá de las aplicaciones comerciales clásicas”, dijeron los representantes de Google Quantum AI. “Esas aplicaciones no deberían poder replicarse en un ordenador clásico. Nuestros resultados en esta investigación son un paso significativo en esa dirección. Si no puedes ganar en el punto de referencia RCS, no puedes ganar en nada más”.
Fuente: Live Science.
