- Matías S. Zavia
Washigton, D. C.- 23 de octubre de 2019.- (aguzados.com).- Las grandes compañías tecnológicas llevan años compitiendo en la construcción de un procesador cuántico que pueda resolver un problema que una computadora clásica no sea capaz de realizar. Google ha sido la primera compañía en anunciar esta supremacía cuántica, lo que supone un hito clave para el futuro de la computación.
La noticia se filtró el mes pasado, pero la compañía californiana ha esperado a que la revista Nature publique el estudio para hacerlo oficial. De acuerdo con este estudio, el procesador Sycamore de Google es capaz de realizar en 200 segundos un cálculo que a un superordenador convencional le llevaría 10.000 años. Se trata de un problema artificial, sin utilidad, pero que según Google sienta las bases de un futuro prometedor para las computadoras cuánticas.
“Durante muchos años, la computación cuántica solo fue una posibilidad teórica. El equipo de Google ha demostrado que puede funcionar”, dice Sundar Pichai, el CEO de Google. “Este es el momento ‘hola mundo’ de la computación cuántica que muchos de nosotros hemos estado esperando. Sabemos que aún estamos en una etapa muy temprana, a años de distancia de las aplicaciones prácticas que más nos entusiasman. Pero aun así es un hito increíble”.
Mientras que la computación clásica sigue las reglas de la lógica, un procesador cuántico se basa en las propiedades matemáticas de la mecánica cuántica: entrelazamiento, superposición e interferencia. Si un bit puede almacenar dos estados (0 y 1), un bit cuántico o “qubit” puede contener tres (0, 1 y una superposición de ambos: 0 y 1 a la vez). Se trata de una arquitectura completamente nueva capaz de resolver problemas muy grandes que podría ayudarnos a diseñar mejores baterías, descubrir medicamentos más efectivos o minimizar las emisiones tóxicas en la creación de fertilizantes, entre otras aplicaciones más inquietantes como mejorar exponencialmente la inteligencia artificial o romper los algoritmos de cifrado modernos.
El procesador Sycamore de Google funciona con 53 qubits, lo que significa que tiene 2^53 (10.000.000.000.000.000) estados en los que aplicar la superposición. Alcanzar esta enorme capacidad de cómputo ha supuesto diversas dificultades para Google. La computación cuántica se basa en la probabilidad, y los cálculos son más propensos a errores a medida que aumenta el número de qubits. Los circuitos utilizan pulsos de microondas para atrapar átomos individuales y cables superconductores para transmitir la corriente sin resistencia. Obtener un estado cuántico estable requiere una temperatura de funcionamiento gélida, cercana al cero absoluto, lo que implica que la computadora cuántica de Google opera en un ambiente más frío que cualquier lugar de la naturaleza en todo el universo conocido. Una cantidad mínima de calor o vibraciones provenientes del exterior pueden hacer que los qubits se conviertan en bits convencionales.
Para lograr su supremacía cuántica, Google construyó este complicado y caro circuito y lo puso a trabajar en el muestreo de circuitos cuánticos aleatorios, aplicando un test estadístico como prueba de que el experimento se había realizado correctamente. Para Sycamore fue pan comido, pero una supercomputadora convencional que simulaba el proceso cuántico no pudo seguirle el ritmo durante el experimento.
Según Google, una aplicación práctica de este experimento sería la producción de números verdaderamente aleatorios, algo que puede resultar muy útil en el campo de la criptografía. Pero la supremacía cuántica de Google no es un hito imporante en ese sentido, sino más bien un momento histórico que marca el comienzo de una nueva etapa en la que los científicos tendrán que determinar para qué sirven realmente las computadoras cuánticas y si serán verdaderamente útiles en comparación con las computadoras convencionales.
En cualquier caso, los resultados no han entusiasmado a todo el mundo. IBM publicó en un blog que una computadora clásica podría ejecutar el mismo experimento que propone Google en 2,5 días en lugar de los 10.000 años que menciona el estudio. Google argumenta que la computadora convencional necesitaría una cantidad de RAM prohibitiva para simular el circuito cuántico, pero IBM propone una simulación que además de RAM incorpore espacio en el disco duro para almacenar el estado del problema y otras tecnologías de hardware existentes. “Las computadoras clásicas tienen sus propios recursos, como una jerarquía de memorias, cálculos de alta precisión en hardware, diversos activos de software y una vasta base de algoritmos basados en conocimiento”, dicen los investigadores de IBM. “Es importante aprovechar todas esas capacidades al comparar lo cuántico con lo clásico”.
Los científicos de IBM trabajan en una tarea ligeramente distinta a la supremacía cuántica de Google que llaman “ventaja cuántica”. La supremacía cuántica implica que una computadora cuántica ha logrado realizar cálculos que una computadora clásica no podría hacer en un tiempo razonable. La ventaja cuántica significa que la computadora cuántica supera a la computadora clásica en un cálculo determinado. Desde el punto de vista de la industria, la ventaja cuántica y la búsqueda de aplicaciones específicas para la informática cuántica, podría hacer que estas computadoras acaben teniendo un uso más generalizado.
