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El chip informático cuántico Sycamore de Google está preparado para superar a los superordenadores más rápidos del mundo, sugiere un nuevo estudio
Recientemente, un estudio publicado en la revista Naturaleza reveló que el chip informático cuántico Sycamore, desarrollado por Google, puede superar a los superordenadores más rápidos en cálculos extremadamente específicos.
La investigación, dirigida por Alexis Morvan y su equipo en Inteligencia artificial cuántica de Google, representa un avance significativo en el campo de la computación cuántica, lo que sugiere que estamos cada vez más cerca de aplicaciones prácticas para esta tecnología emergentes
La fase computacionalmente compleja
Los investigadores de Google descubrieron un nuevo "fase computacionalmente compleja y estable“, lo que se puede lograr utilizando unidades de procesamiento cuántico (QPU) existentes.
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Esta fase, denominada “fase de ruido débil”, permite a las computadoras cuánticas realizar cálculos complejos a una velocidad que supera a las supercomputadoras más rápidas de la actualidad.
Al llegar a esta etapa, el chip Sycamore demostró que era capaz de realizar cálculos que los superordenadores clásicos tardarían miles de años en completar.
El resultado del estudio es un hito importante en el desarrollo de la computación cuántica, pero los desafíos aún son grandes. Según los expertos de Google, la corrección de errores cuánticos es necesaria para aumentar el número de qubits de forma eficaz y garantizar que estos cálculos sigan siendo precisos a mayor escala.
Qubits y sus complejidades
Las computadoras cuánticas funcionan con qubits, que se basan en los principios de la mecánica cuántica para procesar datos en paralelo.
Esto contrasta con los bits informáticos clásicos, que funcionan de forma secuencial. La principal ventaja de los qubits es que a medida que aumenta su número en una QPU, la potencia de procesamiento de la máquina crece exponencialmente. Por esta razón, los cálculos que llevarían años para una computadora clásica pueden ser realizados por una computadora cuántica en cuestión de segundos.
Sin embargo, los qubits tienen una limitación importante: son extremadamente sensibles a las perturbaciones. Esta sensibilidad, conocida como “Ruido“, provoca fallos frecuentes en los qubits, haciéndolos más inestables en comparación con los bits de una computadora clásica.
Por ejemplo, aproximadamente 1 de cada 100 qubits falla, mientras que la tasa de falla en los bits clásicos es aproximadamente de 1 en 1 billón de billones. Esto se ve agravado por factores ambientales como las variaciones de temperatura, los campos magnéticos e incluso la radiación espacial, que pueden interferir con el funcionamiento de los qubits.
La barrera de la supremacía cuántica
Para que las computadoras cuánticas alcancen la “supremacía cuántica” (es decir, la capacidad de resolver problemas que una computadora clásica no puede) se necesitan soluciones avanzadas de corrección de errores. Estas tecnologías, sin embargo, aún están en desarrollo.
Además, una máquina cuántica necesitaría millones de qubits para funcionar a gran escala, pero la mayoría de las QPU actuales contienen alrededor de 1.000 qubits. Por lo tanto, escalar estas máquinas sigue siendo un desafío.
A pesar de esto, los científicos de Google pudieron demostrar que las computadoras cuánticas pueden superar a las supercomputadoras en cálculos específicos, incluso con los niveles de ruido actuales.
Utilizaron un método llamado muestreo de circuitos aleatorios (RCS) para probar el rendimiento de una red 2D de qubits superconductores. Estos qubits, fabricados de metal superconductor y mantenidos a temperaturas cercanas al cero absoluto, son uno de los tipos más comunes que se utilizan en la actualidad.
El futuro de la computación cuántica
Los experimentos revelaron que los qubits pueden pasar entre dos fases distintas: una fase inicial y una fase de "ruido débil", en la que los cálculos cuánticos se vuelven lo suficientemente complejos como para superar a las computadoras clásicas.
Durante las pruebas, los científicos ajustaron artificialmente el ruido o ralentizaron la propagación de las correlaciones cuánticas para alcanzar esta fase. La demostración se realizó en el chip Sycamore de 67 qubits, demostrando que el avance es real y prometedor.
Los representantes de Google Quantum AI afirmaron que este es un paso importante hacia el desarrollo de aplicaciones cuánticas para el mundo real. “Si no puedes superar el punto de referencia RCS, no puedes superar nada más“, dijeron los expertos, refiriéndose a la prueba de rendimiento utilizada para medir la eficiencia de las computadoras cuánticas en comparación con las supercomputadoras clásicas.
Este avance marca un punto de inflexión en el camino hacia la supremacía cuántica e indica que el potencial de las computadoras cuánticas está cada vez más cerca de ser aprovechado. El próximo desafío para los científicos es demostrar aplicaciones comerciales "más allá de las clásicas" que tengan un impacto directo en el mundo real.
A medida que se desarrollen nuevas tecnologías de corrección de errores y se agreguen más qubits, las computadoras cuánticas podrían revolucionar la forma en que procesamos la información y resolvemos problemas complejos.
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