Google revoluciona la computación cuántica con Willow, un chip que resuelve en 5 minutos lo que tomaría cuatrillones de años a un superordenador

 
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La computación cuántica sigue avanzando a gran velocidad, con desarrollos que se anticipan a los pronósticos para finales de la década. Recientemente, Microsoft y Atom Computing anunciaron un hito cuántico, adelantando el lanzamiento de un ordenador cuántico para el próximo año capaz de superar las capacidades de las máquinas clásicas. En paralelo, IBM presentó avances significativos tanto en hardware (procesador Heron) como en software (Qiskit), que permiten ejecutar algoritmos de manera 50 veces más rápida que con los métodos tradicionales.

Este lunes, Google presentó en Nature a Willow, un chip cuántico basado en superconductores, que puede resolver en apenas 5 minutos una tarea de referencia (RCS) que, según los cálculos, un superordenador tradicional tardaría más de 10 septillones de años (un número con 24 ceros) en completar. Según Harmut Neven, científico y fundador del Quantum Artificial Intelligence Lab de Google, este avance marca un paso significativo en la computación cuántica.

El desarrollo de Willow también incluye un avance clave en la corrección de errores, un problema central en la computación cuántica. Estos errores ocurren debido a perturbaciones que alteran la superposición de partículas, una propiedad fundamental de la computación cuántica que permite a las partículas estar en múltiples estados a la vez, lo que incrementa exponencialmente la capacidad de procesamiento. Según Michael Newman, científico investigador en Google Quantum AI, estas perturbaciones pueden ser causadas por una variedad de factores, desde defectos en los materiales hasta rayos cósmicos, lo que limita la ejecución de operaciones cuánticas a solo cientos antes de que ocurran errores.

La clave para reducir los errores ha sido la creación de cúbits lógicos entrelazados, que funcionan como una unidad más robusta, permitiendo mayor precisión y un funcionamiento más estable a lo largo del tiempo. Sin embargo, hasta ahora, aumentar la cantidad de cúbits físicos requería más errores. "Hemos superado ese obstáculo", explica Newman, "y hemos observado una reducción exponencial de errores conforme se agrupan más cúbits".

Este avance, logrado con el chip Willow de 105 cúbits, resuelve un desafío que se ha perseguido durante casi tres décadas. Por primera vez, el sistema se vuelve más cuántico a medida que crece, en lugar de más clásico, lo que representa un gran salto en el desarrollo de computadoras cuánticas de gran escala.

Aunque los errores siguen siendo un desafío, Google asegura que Willow ha logrado reducir significativamente las tasas de fallos, que ocurren aproximadamente una vez por hora. Para medir su eficacia, Google utilizó la prueba más compleja actualmente disponible en la computación cuántica, el muestreo aleatorio de circuitos (RCS), que determina si un circuito cuántico puede realizar tareas imposibles para un ordenador clásico. Según los resultados, Willow ha demostrado ser dos veces más eficiente que su predecesor, el Sycamore.

Google considera que avances como estos son fundamentales para desarrollar ordenadores cuánticos a gran escala que permitan resolver problemas complejos, como el descubrimiento de nuevos medicamentos, la mejora de baterías para vehículos eléctricos o el avance en la energía de fusión nuclear. "Nuestro objetivo es usar la computación cuántica para resolver problemas que las computadoras tradicionales no pueden abordar", afirma Neven.

IBM también se encuentra en la carrera por el dominio de la computación cuántica, con planes para alcanzar la ventaja cuántica en 2029. Su sistema se basa en la combinación de chips mejorados como el Heron R2, que ya alcanza los 156 cúbits, con un software cuántico llamado Qiskit, que permite desarrollar circuitos cuánticos complejos con mayor estabilidad y velocidad.

A pesar de la competencia, la colaboración entre recursos clásicos y cuánticos, especialmente con la incorporación de inteligencia artificial, está marcando el futuro de la computación cuántica. Microsoft y Atom Computing, por ejemplo, integrarán sus sistemas cuánticos con computación en la nube y modelos avanzados de inteligencia artificial, lo que promete impulsar aún más los avances en este campo emergente.

Fuente: El País