Google publica la demostración de la supremacía cuántica

Un equipo dirigido por John Martinis, de la Universidad de California en Santa Barbara, y Frank Arute , de Google AI Quantium en Mountain View, ha publicado el logro este miércoles en la revista «Nature» . Según describen , su sistema cuántico programable llamado Sycamore tardó aproximadamente 200 segundos en ejecutar una tarea que a la mejor de las supercomputadoras clásicas del mundo, la Summit , construida por IBM para el departamento de Energía de EE.UU., le habría llevado completarla alrededor de 10.000 años. Presumiblemente, es el mayor hito en la historia de la computación cuántica .

El objetivo de estas computadoras es realizar ciertas tareas mucho más rápido que las convencionales. Para lograr este objetivo, utilizan bits cuánticos o cúbits. A diferencia de los bits clásicos, que representan un 1 o un 0, los cúbits pueden ser las dos cosas al mismo tiempo. Esta propiedad, llamada superposición , se multiplica de manera exponencial a medida que los cúbits se enredan entre sí. Cuanto más, más poderosa se vuelve una máquina cuántica. Eso sí, la tarea es extremadamente desafiante, ya que los cúbits deben llegar al cero absoluto para limitar vibraciones que provoquen fallos en los cálculos.

Bajo estas condiciones, los físicos de Google fabricaron un procesador compuesto por 54 cúbits. Como uno no funcionó correctamente, el dispositivo se quedó en 53. Para probar el sistema, diseñaron una tarea de muestreo de números aleatorios . El cálculo no tiene ningún uso práctico. La intención era demostrar que Sycamore podía hacer maravillas. Y, aparentemente, las hizo. Recolectó un millón de muestras en aproximadamente 200 segundos. En comparación, a Summit, el superpoderoso gigante en el OAK Ridge National Laboratory en Tennesee (EE.UU.), este trabajo le habría llevado unos 10.000 años. Una cantidad de tiempo inasumible. Un leonés, Sergio Boixo Castrillo , fue el informático que ha diseñado el algoritmo usado para el experimento.

Eso es lo que Google publica en «Nature». Pero IBM discrepa , como ya lo hizo en cuanto el trabajo de preimpresión se dio a conocer en internet. El pasado lunes, se adelantó a la publicación en la revista científica y refutó la afirmación de los de Mountain View . La compañía de Armonk, también en la carrera por la computación cuántica, explicó que, al modificar la forma en que Summit aborda la tarea, puede hacerla mucho más rápido, en 2,5 días, «con una fidelidad mucho mayor».

De esta manera, el umbral para la supremacía cuántica aún no se habría cumplido. El significado original del término, según lo propuesto por John Preskill en 2012, describía el punto donde las computadoras cuánticas pueden hacer cosas que las clásicas no pueden. Según IBM, 10.000 años es inconcebible, pero 2 días y medio, aunque es una diferencia de tiempo notable frente a tres minutos y 20 segundos, es bastante razonable. Sus argumentos, al contrario de los de Google, aún no han sido publicados en una revista revisada por pares.

Además, a IBM tampoco le gusta «hablar de supremacía cuántica». «Es muy sugerente, pero es un término engañoso que conduce a interpretaciones falsas y, en cierto modo, arriesgadas», dicen desde la multinacional. En esta pelea por ver quién tiene razón, Google asegura que Sycamore no solo alcanzó la supremacía cuántica, sino que lo hizo con una altísima fidelidad operativa (hasta 99,99%) conseguida gracias a un protocolo que el equipo introdujo el pasado año.

Para William Oliver, del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) y autor de un artículo de opinión que acompaña al estudio en «Nature», la demostración «es realmente un logro notable y un hito» que recuerda en muchos aspectos a los primeros vuelos de los hermanos Wright . 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 logró en la práctica, fue lo más importante. Lo mismo pasa con este primer informe de supremacía cuántica», asegura.

El propio Sundar Pichai , CEO de Google, ha utilizado la misma analogía en una entrevista para la revista del MIT : «El primer avión voló solo durante 12 segundos, por lo que no hay una aplicación práctica de eso. Pero mostró que un avión podía volar». También ha comparado logro con la construcción del primer cohete para salir de la atmósfera de la Tierra y tocar el borde del espacio, un avance que hizo posible el primer viaje interplanetario. «Es el momento 'hola mundo' que hemos estado esperando: el hito más significativo hasta la fecha para hacer realidad la computación cuántica», subraya.

El CEO reconoce que queda mucho camino por recorrer antes de que las computadoras cuánticas se conviertan en una realidad práctica. Google ha pasado trece años en este proyecto y puede transcurrir otra década , siendo optimistas, antes de que estos ordenadores sirvan a la industria. Las máquinas son propensas a sufrir pequeñas perturbaciones que pueden modificar la información y falsear los resultados. El más mínimo cambio de temperatura o una pequeña vibración pueden destruir el frágil estado de los cúbits. Y los errores se pueden propagar con facilidad.

Pese a los obstáculos, estos dispositivos prometen aplicaciones muy valiosas. En el blog de Google AI , Martinis, responsable del equipo de hardware cuántico, asegura que los chips cuánticos podrán «ayudar a diseñar nuevos materiales : baterías livianas para automóviles y aviones, nuevos catalizadores que puedan producir fertilizantes de manera más eficiente (un proceso que hoy produce más del 2% de las emisiones de carbono en el mundo) y medicamentos más efectivos». Lograr las capacidades computacionales necesarias para ello «aún requerirá años de arduo trabajo científico y de ingeniería. Pero vemos un camino claro y estamos ansiosos por seguir adelante», asegura.