La computadora cuántica de Google acaba de hacer una prueba «imposible».

¿Ha logrado Google la supremacía cuántica?

 

Google acaba de dar un salto cuántico en la informática. Utilizando el ordenador cuántico de última generación de la empresa, llamado Sycamore, Google ha reivindicado la «supremacía cuántica» sobre los superordenadores más potentes del mundo al resolver un problema considerado prácticamente imposible para las máquinas normales.

El ordenador cuántico completó el complejo cálculo en 200 segundos. Ese mismo cálculo tomaría hasta las supercomputadoras más poderosas aproximadamente 10,000 años en terminar, escribió el equipo de investigadores, liderado por John Martinis, físico experimental de la Universidad de California en Santa Bárbara, en su estudio publicado el miércoles (23 de octubre) en la revista Nature.

«Es probable que el tiempo de simulación clásica, estimado actualmente en 10.000 años, se reduzca mediante hardware y algoritmos clásicos mejorados», aseguró en una declaración Brooks Foxen, un estudiante de postgrado investigador del laboratorio de Martinis. «Pero como actualmente somos 1,5 billones de veces más rápidos, nos sentimos cómodos reclamando este logro», añadió, refiriéndose a la supremacía de los ordenadores cuánticos.

 

Los ordenadores cuánticos se aprovechan de la extraña física de la mecánica cuántica para resolver problemas que serían extremadamente difíciles, si no imposibles, de resolver para los ordenadores clásicos basados en semiconductores.

El cálculo que Google eligió para conquistar es el equivalente cuántico de generar una lista muy larga de números aleatorios y comprobar sus valores un millón de veces. El resultado es una solución que no es particularmente útil fuera del mundo de la mecánica cuántica, pero que tiene grandes implicaciones para la potencia de procesamiento de un dispositivo.

Fuerza en la incertidumbre

Los ordenadores ordinarios realizan cálculos utilizando «bits» de información que, al igual que los interruptores de encendido y apagado, sólo pueden existir en dos estados: 1 o 0. Los ordenadores cuánticos utilizan bits cuánticos, o «qubits», que pueden existir como 1 y 0 simultáneamente. Esta extraña consecuencia de la mecánica cuántica se llama estado de superposición y es la clave de la ventaja del ordenador cuántico sobre los ordenadores clásicos.

Por ejemplo, un par de bits puede almacenar sólo una de las cuatro combinaciones posibles de estados (00, 01, 10 u 11) en un momento dado. Un par de qubits puede almacenar las cuatro combinaciones simultáneamente, porque cada qubit representa ambos valores (0 y 1) al mismo tiempo. Si añade más qubits, la potencia de su ordenador crece exponencialmente. Tres qubits almacenan ocho combinaciones, cuatro qubits almacenan 16, y así sucesivamente. La nueva computadora de Google con 53 qubits puede almacenar 253 valores, o más de 10,000,000,000,000,000,000,000 (10 quadrillones) combinaciones. Este número se vuelve aún más impresionante cuando otra propiedad fundamental e igualmente extraña de la mecánica cuántica entra en escena: los estados enredados.

 

En un fenómeno descrito por Albert Einstein como «acción espeluznante a distancia», las partículas que han interactuado en algún momento pueden enredarse. Esto significa que medir el estado de una partícula permite conocer simultáneamente el estado de la otra, independientemente de la distancia entre las partículas. Si los qubits de un ordenador cuántico están enredados, todos pueden medirse simultáneamente.

El ordenador cuántico de Google consiste en circuitos microscópicos de metal superconductor que enredan 53 qubits en un complejo estado de superposición. Las qubits enredadas generan un número aleatorio entre cero y 253, pero debido a la interferencia cuántica, algunos números aleatorios aparecen más que otros. Cuando la computadora mide estos números aleatorios millones de veces, un patrón surge de su distribución desigual.

«Para las computadoras clásicas, es mucho más difícil calcular el resultado de estas operaciones, porque requiere calcular la probabilidad de estar en cualquiera de los 253 estados posibles, donde los 53 provienen del número de qubits – la escala exponencial[de estados] es la razón por la que la gente está interesada en la computación cuántica para empezar», dijo Foxen.

Aprovechando las extrañas propiedades del enredo cuántico y la superposición, el laboratorio de Martinis produjo este patrón de distribución utilizando el chip Sycamore en 200 segundos.

En papel, es fácil mostrar por qué un ordenador cuántico puede superar a los ordenadores tradicionales. Demostrar la tarea en el mundo real es otra historia. Mientras que los ordenadores clásicos pueden apilar millones de bits operativos en sus procesadores, los ordenadores cuánticos tienen dificultades para escalar el número de qubits con los que pueden operar. Los qubits enredados se desenredan después de períodos cortos y son susceptibles al ruido y a los errores.

Aunque este logro de Google es sin duda una hazaña en el mundo de la computación cuántica, el campo está todavía en su infancia y las computadoras cuánticas prácticas permanecen en el horizonte, dijeron los investigadores.

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Publicado originalmente en Misterius.net .

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