Google publica la demostración de la supremacía cuántica

El pasado septiembre, una web de la NASA mostraba un borrador de un artículo de investigación (puede verse aquí) en el que se anunciaba que una computadora cuántica de Google había alcanzado por primera vez la supremacía cuántica, es decir, había logrado superar al superordenador clásico más rápido. El increíble anuncio fue retirado poco después de forma misteriosa y sin explicaciones. Y competidores de la compañía californiana como IBM no tardaron en rechazarlo. Pero en esta ocasion, el dicho de que «si el río suena agua lleva» es de lo más acertado. Tan solo un mes después, un equipo de Google dirigido por John Martinis y Frank Arute ha hecho público el logro en la revista «Nature». Según describen, su sistema cuántico tardó aproximadamente 200 segundos en ejecutar una tarea que le hubiera llevado a una computadora clásica alrededor de 10.000 años en completarse. Un auténtico hito comparable en importancia a los primeros vuelos de los hermanos Wright, según la publicación científica.

El objetivo de la computación cuántica es realizar ciertas tareas exponencialmente más rápido que las computadoras clásicas convencionales. Para lograr este objetivo, es necesario abordar una serie de desafíos, como generar un gran espacio computacional mientras se mantienen bajas las tasas de error y crear una prueba de referencia que debería ser difícil para una computadora clásica pero fácil de completar para una computadora cuántica.

Para lograrlo, John Martinis y sus colegas fabricaron un procesador compuesto por 54 qubits, o bits cuánticos, que aprovechan la superposición cuántica y el entrelazamiento para explorar un espacio computacional exponencialmente mayor que el que es accesible con los bits clásicos. Como un qubit no funcionó correctamente, el dispositivo funcionó con 53 qubits.

El equipo desarrolló procesos de corrección de errores para mantener altas fidelidades operativas (hasta 99,99%). Para probar el sistema, diseñaron una tarea de muestreo de números aleatorios, donde los números son producidos por un circuito cuántico, que se vuelve cada vez más exigente para las computadoras clásicas a medida que aumenta el número de qubits en el circuito. El procesador cuántico recolectó un millón de muestras de un circuito cuántico en aproximadamente 200 segundos, lo que le habría llevado a una supercomputadora de última generación ¡unos 10.000 años!

«Esta demostración de la supremacía cuántica sobre los algoritmos clásicos líderes de hoy en día en las supercomputadoras más importantes del mundo es realmente un logro notable», escribe William Oliver, autor de un artículo de opinión que acompaña al artículo principal en «Nature». Sin embargo, señala que se necesita hacer más trabajo antes de que las computadoras cuánticas se conviertan en una realidad práctica, como producir operaciones sostenidas y tolerantes a fallos.

A su juicio, esta demostración recuerda en muchos aspectos los primeros vuelos de los hermanos Wright. Como explica, su avión, el «Wright Flyer», no fue el primer vehículo aerotransportado en volar, y no resolvió ningún problema urgente de transporte. Tampoco anunció la adopción generalizada de aviones ni marcó el principio del fin para otros modos de transporte. En cambio, demostró una nueva forma de hacer las cosas: el vuelo autopropulsado de un avión que era más pesado que el aire. «Lo que representó, más que lo que prácticamente logró, fue lo más importante. Y así es con este primer informe de supremacía cuántica», asegura.