El éxito de Google para lograr la supremacía cuántica suena como una victoria trascendental. Pero realmente, es solo el primer paso para hacer que este nuevo tipo radical de computación sea útil.
Google publicó un artículo científico en la revista Nature que detalla cómo su computadora cuántica superó ampliamente a una máquina convencional. Impulsado por un procesador cuántico diseñado por Google llamado Sycamore, completó una tarea en 200 segundos que, según sus estimaciones, llevaría 10.000 años en la supercomputadora más rápida del mundo.
La importancia del logro puede ser tan difícil de entender como la computación cuántica en sí misma, un campo hecho posible por el comportamiento alucinante de la física a escala atómica.
¿Que es computación cuántica?
Cuando las computadoras clásicas almacenan datos como bits que son uno o cero, el equivalente de computación cuántica, llamado qubit, puede almacenar información que es parte uno y parte cero.
Una computadora cuántica agrupa múltiples qubits juntos, aumentando dramáticamente el número de posibles estados que pueden registrar.
El procesamiento de los qubits permite a los investigadores explorar innumerables posibles soluciones a un problema simultáneamente en lugar de evaluarlas de una en una. Este enfoque no es eficiente para sumar dos y dos, pero es potencialmente excelente para algunos problemas que las computadoras clásicas simplemente no pueden resolver.
Computadora cuántica de Google
Los investigadores cuánticos de Google ya están centrando su atención en los próximos pasos necesarios para hacer que sus máquinas sean más útiles, un paso que Intel llama practicidad cuántica.
“Será un recurso imprescindible en algún momento”, dijo Hartmut Neven, el investigador que comenzó el esfuerzo de computación cuántica de Google en 2006, en un evento de prensa.
Para aquellos que quieran probar la computadora cuántica de Google, la compañía planea ponerla a disposición como un servicio de computación en la nube en 2020. Esto sigue los pasos de IBM, que ya lo ha hecho con su Q Experience.
¿Para qué serán buenas las computadoras cuánticas?
Google tiene muchos usos prácticos en mente:
- Problemas complicados de optimización, como calcular cómo entregar paquetes en el menor tiempo posible y con la menor cantidad de energía.
- Mejora de la tecnología de cifrado mediante la generación de números aleatorios. El equipo cuántico de Google está hablando con su equipo de generación de claves de cifrado sobre el uso de una herramienta de generación de números aleatorios que ya está desarrollada para la máquina Sycamore de hoy.
- Desarrollar sistemas de aprendizaje automático mejor en tareas como distinguir entre elementos reales y falsos como videos políticos falsos.
- Simulando la física real de los materiales a escala molecular. Los desarrollos revolucionarios allí podrían significar paneles solares más eficientes, una nueva forma de producir fertilizantes nitrogenados sin necesidad de tanta energía y mejores baterías de automóviles eléctricos.
Límites del hito de supremacía cuántica de Google
La supremacía cuántica no significa que las computadoras cuánticas superen a las computadoras clásicas en cada tarea.
De hecho, siempre serán más lentos en muchos procesos cruciales, lo que significa que servirán junto con las computadoras clásicas, no las reemplazarán.
El físico Michel Dyakonov en la Université Montpellier en Francia, sigue sin estar convencido de que las máquinas cuánticas se conviertan en principales. “No creo que alguna vez sean prácticas”, dijo. “La búsqueda de ‘supremacía’ es algo artificial y pertenece más a la exageración que a la ciencia. Simplemente muéstrenos una calculadora cuántica elemental que pueda hacer tres veces cinco o tres más cinco”.
Las computadoras cuánticas enfrentan serias limitaciones prácticas. Qubits, las unidades fundamentales del procesamiento de información cuántica, se perturban tan fácilmente que deben alojarse en unidades de refrigeración complejas enfriadas a una fracción de un grado por encima del cero absoluto. Pausar las operaciones para jugar con el hardware central requiere al menos dos días para que el sistema se caliente sin daños, luego reiniciar requiere dos días más para enfriarse. No encontrará una computadora cuántica en su computadora portátil en el corto plazo.
La computación cuántica también es costosa. Las máquinas Sycamore de Google envían señales de control al chip cuántico utilizando cientos de cables que cuestan $ 1,000 por cada dos pies de longitud. Impulsar las computadoras cuánticas en los trabajos informáticos cotidianos requerirá años más de inversión fuerte y sostenida en I + D.
En un informe de 2019, la Academia Nacional de Ciencias dijo que una computadora cuántica práctica está a una década de distancia.
El optimismo cuántico de Google
Sin embargo, Google cree que está en el camino correcto, y que el progreso cuántico superará el progreso clásico. Espera no solo mejoras exponenciales del rendimiento, del tipo que la Ley de Moore ha trazado para las computadoras clásicas, sino también mejoras exponenciales dobles.
Google tiene una larga lista de tareas pendientes, comenzando por mejorar el tiempo que los qubits pueden ejecutarse sin errores.
“Lo primero que estamos tratando de hacer es mejorar los errores del dispositivo”, dijo Martinis, de pie en el laboratorio de Google con cinco enormes computadoras cuánticas suspendidas a su alrededor.
Más adelante vendrán cambios más fundamentales, como técnicas de corrección de errores cuánticos para evitar inestabilidades qubit. Los investigadores de Google no tienen miedo de presentar planes que abarquen años en el futuro, cuando el número de qubits aumente de 54 a un millón o más. Y son pacientes.
“Sabemos que esta marcha de una década requerirá innovaciones en teoría, ingeniería y física”, dijo Bacon.