Google publicó la demostración de la supremacía cuántica

La compañía explica en «Nature» cómo su computador cuántico ha realizado un cálculo más allá del alcance del procesador clásico más avanzado del mundo.

El pasado septiembre, una web de la NASA mostraba un borrador de un artículo de investigación (puede verse aquí) en el que se anunciaba que una computadora cuántica de Google había alcanzado por primera vez la supremacía cuántica, es decir, había logrado superar al superordenador clásico más rápido. El increíble anuncio fue retirado poco después de forma misteriosa y sin explicaciones. Y competidores de la compañía californiana como IBM no tardaron en rechazarlo. Pero en esta ocasión, el dicho de que «si el río suena agua lleva» es de lo más acertado. Tan solo un mes después, un equipo de Google dirigido por John Martinis y Frank Arute ha hecho público el logro en la revista «Nature». Según describen, su sistema cuántico programable tardó aproximadamente 200 segundos en ejecutar una tarea que le hubiera llevado a una computadora clásica alrededor de 10.000 años en completarse. Un auténtico hito que se compara en importancia a los primeros vuelos de los hermanos Wright.

El objetivo de la computación cuántica es realizar ciertas tareas mucho más rápido que las computadoras clásicas convencionales. Para lograr este objetivo, estas máquinas utilizan bits cuánticos o qubits. A diferencia de los bits clásicos, que representan un 1 o un 0, los qubits pueden estar en una especie de combinación de ambos al mismo tiempo. Gracia a esta superposición y a otros fenómenos cuánticos, estos ordenadores pueden procesar grandes cantidades de datos en paralelo que los comunes tienen que procesar de forma secuencial. Y todo eso mientras se mantienen bajas las tasas de error.

Para lograrlo, Martinis y sus colegas fabricaron un procesador compuesto por 54 qubits, o bits cuánticos, que aprovechan la superposición cuántica y el entrelazamiento para explorar un espacio computacional exponencialmente mayor que el que es accesible con los bits clásicos. Como un qubit no funcionó correctamente, el dispositivo funcionó con 53 qubits.

El equipo desarrolló procesos de corrección de errores para mantener altas fidelidades operativas (hasta 99,99%). Para probar el sistema, diseñaron una tarea de muestreo de números aleatorios, donde los números son producidos por un circuito cuántico, que se vuelve cada vez más exigente para las computadoras clásicas a medida que aumenta el número de qubits en el circuito. El procesador cuántico recolectó un millón de muestras de un circuito cuántico en aproximadamente 200 segundos, lo que le habría llevado a una supercomputadora de última generación ¡unos 10.000 años!

El vuelo de los Wright

«Esta demostración de la supremacía cuántica sobre los algoritmos clásicos líderes de hoy en día en las supercomputadoras más importantes del mundo es realmente un logro notable», escribe William Oliver, autor de un artículo de opinión que acompaña al artículo principal en «Nature». Sin embargo, señala que se necesita hacer más trabajo antes de que las computadoras cuánticas se conviertan en una realidad práctica, como producir operaciones sostenidas y tolerantes a fallos.

Ciertamente, a la computación cuántica le espera mucho camino por recorrer. Las máquinas son propensas a sufrir pequeñas perturbaciones que pueden modificar la información y falsear los resultados. El más mínimo cambio de temperatura o una pequeña vibración pueden destruir el frágil estado de los qubits. Y los errores se pueden propagar con facilidad. Todavía pueden pasar muchos años antes de que estos ordenadores lleguen al mercado.

A juicio de Oliver, esta demostración recuerda en muchos aspectos los primeros vuelos de los hermanos Wright. Como explica, su avión, el «Wright Flyer», no fue el primer vehículo aerotransportado en volar, y no resolvió ningún problema urgente de transporte. Tampoco anunció la adopción generalizada de aviones ni marcó el principio del fin para otros modos de transporte. En cambio, demostró una nueva forma de hacer las cosas: el vuelo autopropulsado de un avión que era más pesado que el aire. «Lo que representó, más que lo que prácticamente logró, fue lo más importante. Y así es con este primer informe de supremacía cuántica», asegura.