Los ingenieros afirman que la nueva tecnología logró resolver un problema que habría tomado diez cuatrillones de años
Los científicos de Google han creado un nuevo procesador cuántico que, en cinco minutos, ha resuelto un problema que habría llevado 10 septillones de años a la mejor supercomputadora del mundo solventar. El nuevo chip cuántico de última generación de Google se llama Willow y es un gigantesco paso en un viaje que comenzó hace más de 10 años.
El chip es el último desarrollo en un campo conocido como computación cuántica, que intenta utilizar los principios de la física de partículas para crear un nuevo tipo de ordenador increíblemente poderoso.
Este adelanto permitirá que los ordenadores cuánticos sean menos propensos a errores cuanto más grandes sean, lo que supone un hito que supera un obstáculo que se había planteado durante décadas.
Willow ha demostrado una potencia de cálculo «extraordinaria». Además de “dos logros importantes” en computación cuántica. Incluida la reducción “exponencial” de la tasa de errores al agregar más qubits. Un desafío que ha existido durante casi 30 años, señala Hartmut Neven, fundador y líder de Google Quantum AI, en el blog de la tecnológica.
Los qubits son las unidades de cálculo en las computadoras cuánticas y son típicamente electrones, fotones u otra partícula subatómica. “Cuantos más qubits se utilizan, más errores suelen producirse”, afirma Neven. Eso hace que el sistema sea más clásico que cuántico.
Willow realizó un cálculo de referencia estándar en menos de cinco minutos que le tomaría a una de las supercomputadoras más rápidas de la actualidad 10 cuatrillones de años. Un número brutal que excede ampliamente la edad del universo.
Google presenta su super chip cuántico
Google asegura que su chip es tan potente que puede resolver en apenas unos minutos un problema informático que a un ordenador clásico le llevaría un tiempo extremadamente largo. «Es un gran paso en un viaje que comenzó hace más de 10 años», resume Neven, quien, junto a otros investigadores de la compañía, firma en la revista científica Nature un artículo con los detalles de este avance.
Describe cómo en los experimentos en los laboratorios de Santa Bárbara (California), el procesador Willow fue capaz de realizar en cinco minutos una tarea de referencia que el superordenador Frontier, uno de los más rápidos, tardaría muchísimo más tiempo en completar en una cifra difícil de imaginar. Se trata de un «alucinante» número que «excede las escalas de tiempo conocidas en física y enormemente la edad del universo».
Al igual que otros gigantes tecnológicos como Microsoft e International Business Machines, Google persigue la computación cuántica. Porque promete velocidades de cálculo muy superiores a las de los sistemas más rápidos de la actualidad. Y aunque el problema matemático resuelto por el laboratorio cuántico de la empresa no tiene aplicaciones comerciales, Google espera que los ordenadores cuánticos resuelvan algún día problemas de medicina. O química de baterías e inteligencia artificial que están fuera del alcance de los ordenadores actuales.
A diferencia de las computadoras clásicas, que utilizan bits que representan 0 o 1, los qubits pueden existir en un estado de superposición, o ser 0 y 1 al mismo tiempo. Esto permite a las computadoras cuánticas realizar investigaciones y experimentos que las clásicas no pueden.
Mayor rapidez y precisión
La misión de los ordenadores cuánticos —aún en fase de prototipo– es la de hacer operaciones trabajando a nivel atómico. Siguiendo las normas de la física cuántica, encargada de estudiar el mundo a escalas espaciales muy pequeñas.
El problema es que estos sistemas son rápidos, pero muy sensibles al ruido, como partículas subatómicas o cambios de temperatura o de luz. Esto puede perturbar el cálculo, lo que se ve agravado cuanto más grande es la instalación.
La solución por tanto, es corregir los errores cuánticos. En el caso de Willow, el chip de Google, los resultados demuestran que reduce exponencialmente los errores a medida que se aumenta el número de cúbits. Este logro se conoce en el campo como «por debajo del umbral». Hay que evidenciar que se está por debajo del umbral para mostrar un progreso real en la corrección de errores.
Algunos de sus rivales fabrican chips con un número de cúbits mayor que el de Google. Pero el gigante tecnológico se centra en producir los más fiables que pueda, dice Anthony Megrant, arquitecto jefe de Google Quantum AI.
«Como primer sistema por debajo del umbral, Willow es el prototipo más convincente de cúbit lógico (conjunto de cúbits físicos o reales) construido hasta la fecha. Es un claro indicio de que es posible construir ordenadores cuánticos muy grandes y útiles», agrega Neven.
Para medir el rendimiento, Google usó el muestreo aleatorio de circuitos (RCS). La prueba «más difícil» que puede realizarse hoy en un ordenador cuántico, precisa.
No comparar manzanas con naranjas
Alan Woodward, un experto en informática de la Universidad de Surrey, en Inglaterra, dice que las computadoras cuánticas serán mejores en una variedad de tareas que las computadoras «clásicas» actuales, pero no las reemplazarán. Advierte contra la exageración de la importancia del logro de Willow, el chip de Google, en una sola prueba.
«Hay que tener cuidado de no comparar manzanas con naranjas», comenta a la BBC. El problema que Google eligió como punto de referencia de rendimiento estaba «hecho a medida para una computadora cuántica». Por lo que no logra demostrar «un aceleramiento universal en comparación con las computadoras clásicas».
No obstante, indica que Willow representaba un progreso significativo, en particular en lo que se conoce como corrección de errores. En términos simples, cuanto más útil es una computadora cuántica, más cúbits tiene.
Sin embargo, un problema importante con esta tecnología es que es propensa a errores, una tendencia que anteriormente ha aumentado cuanto más cúbits tiene un chip.
El investigador Michael Newman sostiene que con 105 cúbits –aunque los experimentos se han hecho con 101–, Willow ofrece «el mejor rendimiento de su clase» en las dos pruebas de referencia: corrección cuántica de errores y muestreo aleatorio de circuitos. Esto «es emocionante», no solo por el momento actual, sino por «hacia dónde vamos».
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”, explica a RTVE. “Pero están muy lejos de ser suficientes para poder hacer cálculos y tareas que no puedan hacerse con uno clásico. Y con aplicaciones útiles».
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