Google acaba de presentar el que considera su “segundo hito” hacia la creación de un ordenador cuántico, una nueva tecnología que será capaz de resolver problemas inabarcables para las máquinas de hoy. El hallazgo, publicado en la revista Nature, es la continuación de la llamada “supremacía cuántica”, lograda en otoño de 2019. Si todo va bien, tendremos una computadora cuántica antes del fin de la década, aunque su salto del laboratorio a un uso extendido podría tardar más.
De acuerdo al plan de Google, el que acaba de presentarse es el segundo de un total de seis hitos. El primero fue la supremacía cuántica: por primera vez, una computadora cuántica lograba resolver un problema que resultaba inviable incluso para los mejores superordenadores clásicos. El segundo hito ha consistido en reducir las tasas de error que se producen en la computación cuántica, algo imprescindible para que esta prometedora tecnología se convierta en una industria real. El próximo y tercer salto no se espera antes de 2025, salvo que IBM, Microsoft u otros competidores se adelanten.
De momento, Google ha logrado dos pasos fundamentales, pero el camino es largo y sus rivales también avanzan. Además, en esta carrera cuántica no están sólo las grandes tecnológicas estadounidenses, sino que también hay que contar con China, donde el consorcio privado Alibaba y varios organismos públicos están invirtiendo grandes sumas. De hecho, la computación cuántica será uno de los campos en los que el liderazgo de EEUU se pondrá a prueba en los próximos años.
El nuevo resultado, firmado por decenas de científicos de Google Quantum AI, consiste en lograr un sistema para corregir los errores que genera la propia naturaleza física de un ordenador cuántico. Se trata de un “ruido” o “disrupción” que necesita controlarse para que la computación sea efectiva. Lo que se ha conseguido es un método que lo hace, de momento, a escala muy pequeña, pero que podrá amplificarse en el futuro porque, cuanto mayor es el sistema, menores los errores. Lo cual, hasta ahora, no había sido posible.
En computación cuántica, las unidades de información básicas, o bits, se convierten en cúbits, o bits cuánticos, cuyos estados no se limitan a ceros y unos, sino que funcionan de acuerdo a las enigmáticas leyes probabilísticas de la física cuántica. Pero lograr manipular cúbits para que resuelvan una tarea es un reto formidable. Así lo explica Sundar Pichai, director ejecutivo de Google: “Los cúbits son tan sensibles que incluso una luz parásita puede provocar un error de cálculo. Y este problema es tanto más grave cuanto más grande es el ordenador cuántico”.
La solución es agrupar múltiples cúbits físicos, intratables individualmente, para crear lo que se denomina un “cúbit lógico”, capaz de detectar y corregir errores para que la información quede protegida. De esta forma, la computación cuántica no se realiza sobre cúbits en solitario, sino sobre agrupaciones. El problema es que, para aumentar la capacidad, hay que manipular más cúbits; lo cual, a su vez, puede originar más errores. El reto, por tanto, es que la corrección sea más eficaz que los errores adicionales que se producen según va creciendo el sistema. Y así acaba de lograrse.
Hartmut Neven y sus colegas en Google Quantum AI han desarrollado un nuevo cúbit lógico compuesto por 72 cúbits físicos y han comprobado que su rendimiento es superior al de otro formado por 17 cúbits físicos. Es decir, los errores disminuyen a medida que crece el sistema, tal y como será necesario si se pretende construir ordenadores cuánticos cada vez más eficaces. Aún habrá que avanzar mucho para lograr tasas de error aceptables, pero ahora está ya demostrado que este imprescindible requisito se cumple.
“Estos resultados marcan una demostración experimental en la que la corrección de error cuántica comienza a mejorar el rendimiento al incrementar el número de cúbits, lo que ilumina el camino para alcanzar las tasas de error lógico requeridas para la computación”, concluyen los autores del trabajo en Nature.
“Hemos trabajado para conseguir este logro -y otros muchos que tenemos por delante- porque los ordenadores cuánticos tienen potencial para aportar beneficios tangibles a la vida de millones de personas”, señala Pichai. “Creemos que, algún día, los ordenadores cuánticos ayudarán a identificar moléculas para nuevos medicamentos o a fabricar fertilizantes con un menor consumo de energía; diseñar tecnologías sostenibles más eficientes, que irán desde baterías a reactores de fusión nuclear; y propiciarán avances en la investigación que hoy no podemos ni imaginar”.
