El chip cuántico Willow puede realizar un cálculo matemático de referencia estándar en menos de 5 minutos, que le llevaría a uno de los superordenadores más rápidos de la actualidad aproximadamente 10 septillones de años, un número que supera ampliamente la edad del Universo. Además, mejora notablemente el problema de los errores cuánticos y podría derivar en ordenadores cuánticos de uso masivo.
Los investigadores de Google han demostrado que pueden suprimir errores en los cúbits o bits cuánticos, un avance crucial en el camino hacia una informática cuántica de uso masivo y utilidad práctica. Según explican en un estudio publicado en la revista Nature, lograron difundir un “cúbit lógico” de información a través de múltiples cúbits físicos redundantes, haciendo posible que los datos sobrevivan por más tiempo en el frágil estado cuántico de los cúbits físicos.
Un cúbit, o bit cuántico, es la unidad de información más pequeña que se puede implementar en un ordenador cuántico, como sucede con los bits en la informática tradicional. Sin embargo, un sistema cuántico puede tener dos estados propios y se puede manipular de manera arbitraria: un cúbit puede ser 0 y 1 al mismo tiempo, mientras que un bit puede funcionar solo en uno de esos dos estados. Aunque esto multiplica el potencial de los ordenadores cuánticos hasta límites inimaginables, también genera mayor fragilidad, desorden y posibilidad de errores.
Un potencial único
Según una nota de prensa, el chip cuántico Willow creado por Google Quantum AI puede reducir los errores de los sistemas cuánticos en forma exponencial, a medida que se amplía el uso con más cúbits. En este caso, han probado su eficiencia con 107 cúbits, superando un desafío clave que el campo de la informática cuántica ha perseguido durante casi 30 años. Podría tratarse de un primer paso vital para el desarrollo de ordenadores cuánticos prácticos y de uso masivo.
Willow logra resolver problemas matemáticos en 5 minutos, cuando los superordeadores más potentes que existen en el planeta en la actualidad tardarían 10 septillones de años en llegar al mismo resultado: considerando que Google se ha planteado el objetivo de crear un chip que integre un millón de cúbits, es difícil pensar en el potencial que alcanzará si Willow ya logra estas proezas con algo más de 100 cúbits.
Reducción de errores cuánticos
De acuerdo a un artículo publicado en Science, los investigadores habían demostrado previamente que a medida que se incrementaba la cantidad de cúbits de información en el cúbit lógico, que funciona como una especie de coordinador de la actividad en el chip cuántico para reducir la dispersión, la aleatoriedad y la fragilidad, la tasa de errores cuánticos podía bajar ligeramente. Pero Willow supera todos esos avances previos.
Ahora, los científicos de Google han mejorado notablemente este rendimiento: a medida que el cúbit lógico se expande en cantidad de cúbits de información o datos físicos, la tasa de error desciende en un factor de dos en cada paso. En consecuencia, el cúbit lógico más grande que concentra todo el potencial del sistema alcanza una vida útil de 291 microsegundos, o sea 2.4 veces más que cualquiera de los cúbits físicos independientes.
El próximo objetivo será intentar operaciones básicas con dos o más cúbits lógicos, que logren interactuar entre ellos. Aunque se trata de un paso clave hacia una máquina que pueda operar con un millón de cúbits y no registre errores, aún queda un largo camino hacia el objetivo final y podrían surgir numerosos escollos. Por lo pronto, ya han aparecido polémicas: algunos creen que estos avances podrían afectar la seguridad del Bitcoin y otras criptomonedas, que necesitan dominar todos los pasos del proceso de encriptamiento de datos para garantizar la fiabilidad de las transacciones.
Referencia
Quantum error correction below the surface code threshold. Google Quantum AI and Collaborators. Nature (2024). DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-024-08449-y
