La revista Nature acaba de publicar los avances logrados por el nuevo chip cuántico de última generación de Google: Willow. Según Hartmut Neven, fundador y director de Google Quantum IA y uno de los firmantes del artículo, "el chip Willow es un gran paso en el viaje" hacia un ordenador cuántico gracias a dos hitos: la resolución de errores y una "extraordinaria" capacidad de cálculo.
Willow, explica, puede reducir los errores exponencialmente a medida que aumenta el número de cúbits (los componentes básicos de los ordenadores cuánticos). Hasta ahora, la elevada tasa de errores de los cúbits era uno de los mayores desafíos de la computación cuántica, porque a mayor número de cúbits, mayor posibilidad de fallos.
Por otro lado, Willow ha logrado resolver en menos de cinco minutos un problema que a un superordenador convencional le llevaría 10 septillones de años (10,000,000,000,000,000,000,000,000 años), una dimensión temporal "alucinante", que "excede todas las escalas temporales conocidas en Física" y es superior a la edad que se estima que tiene el Universo, según destaca Naven.
El trabajo supone un avance más en el campo de la computación cuántica y demuestra que es posible en la práctica reducir las tasas de error, pero es aún muy preliminar y está lejos de la consecución de un ordenador cuántico definitivo, señalan fuentes consultadas por EFE. El anuncio, no obstante, ha hecho que las acciones de la matriz de Google, Alphabet, se dispararan en bolsa hasta un 6,3%.
El desafío de la computación cuántica
La misión de los ordenadores cuánticos -aún prototipos-, como la de los convencionales y supercomputadores, es la de hacer operaciones, que los primeros ejecutan de forma muy distinta: trabajan a nivel atómico y por lo tanto siguiendo las normas de la física cuántica (encargada de estudiar el mundo a escalas espaciales muy pequeñas). Los ordenadores cuánticos funcionan con cúbits (unidad básica de información cuántica) y no bits (como los tradicionales).
El problema es que los sistemas cuánticos son muy sensibles al ruido -cambios de temperatura, de luz- y esto puede perturbar el cálculo, lo que se ve agravado cuanto más grande es la instalación. La solución al problema pasa, por tanto, por corregir los errores cuánticos y ahí está uno de los grades retos (las computadoras clásicas ya están construidas con estos mecanismos).
Los resultados publicados este lunes demuestran que a medida que Willow utiliza más cúbits, suprime los errores exponencialmente. Esta tasa de corrección de errores nunca se había demostrado antes, asevera la compañía. "Demostramos que cuantos más cúbits utilizamos en Willow, más reducimos los errores y más cuántico se vuelve el sistema", confirma Neven.
En las investigaciones para corregir errores se habla de cúbits físicos y cúbits lógicos. Los primeros son los reales, es decir, el número de cúbits que están ahí, en el experimento. El cúbit lógico es un conjunto de cúbits físicos; en los ensayos, como este de Google, las operaciones no se realizan sobre cada cúbit físico, sino sobre todo el sistema, lo que puede cambiar las propiedades y resultados. "Como primer sistema por debajo del umbral, Willow es el prototipo más convincente de cúbit lógico escalable construido hasta la fecha. Es un claro indicio de que es posible construir ordenadores cuánticos muy grandes y útiles", subraya Neven.
Aún un largo camino hasta el ordenador cuántico
Para Carlos Sabín, del departamento de Física Teórica de la Universidad Autónoma de Madrid, Google demuestra que con una red de 101 cúbits se puede conseguir un cúbit lógico con tasas de error del 0.1 % por operación, aproximadamente. "Estas tasas son pequeñas pero están muy lejos de ser suficientes para poder hacer cálculos y tareas que no puedan hacerse con uno clásico y con aplicaciones útiles", resume Sabín en declaraciones a Efe.
Por ejemplo, para un cálculo que necesite miles de cúbits lógicos con errores corregidos se necesitarían millones de cúbits físicos. Además, añade Sabín, para tener un ordenador cuántico no basta con demostrar que hay un cúbit lógico, se deben tener varios y poder hacer operaciones que involucren a dos de ellos a la vez, generando entrelazamiento cuántico. Los errores en este caso suelen ser más grandes.
En su opinión, lo central del trabajo no es tanto la potencia de cálculo que "simplemente se une a otros resultados de los últimos años de supremacía cuántica", sino la corrección de errores. "Los resultados muestran que es posible en la práctica reducir las tasas de error de un cúbit lógico usando muchos cúbits físicos, pero están muy, muy lejos de mostrar un camino viable para hacer cálculos útiles con ordenadores cuánticos".