“Hoy anunciamos una investigación que demuestra, por primera vez en la historia, que una computadora cuántica puede ejecutar con éxito un algoritmo verificable en hardware”, escribe Google en una nueva entrada de blog. Esta afirmación, respaldada por un artículo publicado en Nature, podría ser la primera vez que una computadora cuántica demuestra su eficiencia práctica.
Se estima que el cálculo cuántico de 65 qubits le tomaría a una supercomputadora de gama alta unos 3,2 años, mientras que el procesador cuántico lo hizo en 2,1 horas.
Todo es una computadora cuántica
El universo, a un nivel fundamental, puede considerarse una computadora cuántica. Cada interacción de partículas, cada enlace químico, cada destello de luz es una actualización de información en un inmenso cálculo. Ahora bien, no todos los físicos estarían de acuerdo con esta interpretación. Sin embargo, algunos han analizado el universo de esta manera. El problema práctico radica en que simular cualquier situación de la vida real como un proceso cuántico es enormemente difícil. En nuestro mundo cotidiano, todo, desde el plegamiento de proteínas hasta las propiedades de un material, es tan complejo que los hilos de la información cuántica se enredan tan irremediablemente que los perdemos.
Este proceso, conocido como confusión de información, está estrechamente relacionado con un fenómeno llamado ergodicidad cuántica. Es como echar una mota de tinte rojo en una licuadora: en un instante, la información sobre su forma y posición se dispersa en una mancha rosada uniforme. Las mediciones ordinarias solo pueden vislumbrar ese estado final y mixto, ocultando los procesos cuánticos subyacentes.
¿Y si pudieras usar la licuadora al revés? ¿Y si pudieras ordenarle al caótico remolino de “rosa” que se desmezclara, revelando de nuevo la prístina gota roja?
Esta es una de las razones clave por las que los investigadores están tan entusiasmados con las computadoras cuánticas. No se trata necesariamente de que se pueda calcular más, sino de que se podrán realizar cálculos completamente diferentes, posiblemente incluso simulando directamente la realidad misma.
Esta es también la esencia de un experimento emblemático de Google Quantum AI y sus colaboradores, publicado en la revista Nature. Utilizando un sofisticado procesador cuántico superconductor, el equipo implementó un protocolo de “eco cuántico” que les permite descifrar la ergodicidad. Esta secuencia “fuera de orden temporal” les permitió explorar y medir correlaciones profundas y ocultas en un sistema altamente entrelazado, correlaciones completamente invisibles para todos los demás métodos.
“Imagina que intentas encontrar un barco perdido en el fondo del océano”, escribe Google. “La tecnología de sonar podría mostrarte una silueta borrosa y decirte: ‘Hay un naufragio ahí abajo’. Pero ¿qué pasaría si no solo pudieras encontrar el barco, sino también leer la placa de identificación en su casco?”
“Esa es la precisión sin precedentes que acabamos de lograr con nuestro chip cuántico Willow. Hoy anunciamos un importante avance algorítmico que marca un paso significativo hacia una primera aplicación en el mundo real”.
Entonces… ¿Llegarán las computadoras cuánticas?
Las computadoras cuánticas parecen ser uno de esos inventos que siempre están a 5 o 10 años de distancia. Pero aunque parezca que las computadoras cuánticas prácticas están a algunos años de distancia, sería profundamente injusto ignorar los avances recientes.
En esencia, las computadoras cuánticas ya están aquí. Google no es la única empresa que tiene acceso a computadoras cuánticas funcionales y en funcionamiento. Aún falta más de una década para que podamos comprar una en una tienda, pero para la investigación, las computadoras cuánticas ya están aquí. El problema es la escala.
El algoritmo de Google se ejecutó en 65 cúbits, donde un cúbit es el equivalente cuántico de un bit. Ampliar esta escala es enormemente difícil. Los cúbits se basan en las delicadas propiedades cuánticas de superposición y entrelazamiento. Cualquier cambio de temperatura, cualquier interferencia inesperada, puede causar errores de cálculo importantes.
Todo el campo se centra ahora en la construcción de una computadora cuántica tolerante a fallos. Se trata de una máquina capaz de corregir activamente sus propios errores con mayor rapidez de la que ocurren. El avance clave necesario para ello es el cúbit lógico.
Un cúbit lógico no es un objeto físico, sino un cúbit “virtual” robusto, codificado en muchos (quizás miles) cúbits físicos. Estos cúbits físicos funcionan en equipo, comprobándose constantemente entre sí para detectar errores y corrigiéndolos sin alterar la información cuántica general. El experimento de Google es impresionante y demuestra el potencial de los sistemas existentes. Sin embargo, no nos acerca a las computadoras tolerantes a fallos. Varios expertos consultados por The Guardian dijeron que, si bien es impresionante, el logro de Google no significa que las computadoras cuánticas sean prácticas todavía, y que eso aún está a algunos años de distancia.
Probablemente veremos cada vez más experimentos con ventajas prácticas como este. Los procesadores cuánticos ruidosos se utilizarán como aceleradores científicos, coprocesadores o sensores cuánticos para resolver problemas específicos de alto valor en el descubrimiento de fármacos, la ciencia de los materiales y la simulación física, imposibles para las máquinas clásicas. Un vicepresidente de Google estimó recientemente que este tipo de uso práctico podría estar a solo cinco años de distancia. La era de la computación cuántica aún no ha llegado, pero se acerca cada vez más.
Fuente: ZME Science.
