La computación cuántica -a través de Google- parece estar más cerca que nunca

La teoría cuántica de la materia ha traído un número importante de situaciones que retan toda la lógica. Sin embargo, estos resultados asombrosos son los que le están dando forma a la computación cuántica, la cual está siendo desarrollada en paralelo por Google, IBM e Intel, para mencionar las tres más importantes. Google parece ser, ha hecho avances extraordinarios y por primera vez sobrepasa las capacidades de las supercomputadoras con sus nuevos chips cuánticos. Bautizado como Bristlecone, Google ha logrado un récord de 72 quantum bits, es decir los llamados qubits.

Las computadoras tradicionales, lo sabemos, hacen los cálculos en sistema binario, de manera que cada bit de datos se representa como cero o uno, hay o no electricidad. Pero en la mecánica cuántica, un qubit puede estar en una superposición de estados, representando tanto el cero o el uno al mismo tiempo. Esto significa que el poder del cómputo cuántico se puede escalar exponencialmente. Por ejemplo, dos qubits representan cuatro estados al mismo tiempo (00, 01, 10 y 11) y tres qubits serán 8 estados: (000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111). Es decir, esto crece como potencias de 2.

Como resultado de esto, las computadoras cuánticas pueden hacer operaciones simultáneas, procesando todos los estados al mismo tiempo mientras que así computadoras tradicionales tienen que ir, valor por valor, de uno en uno. Esto significa, al menos en teoría, que una computadora de 40 qubits (como Tangle Lake, de Intel), podría ser más poderosa que una supercomputadora en cierto tipo de cálculos.

El chip de Google, Bristlecone, tiene 72 qubits, los cuales están acomodados en un arreglo cuadrado y obtienen su estado cuántico a través de la superconductividad, proceso en donde la transmisión de electrones a través de cables prácticamente sin pérdida de energía por calor, es decir, sin fricción, lo que permite representar estados múltiples conduciendo corrientes en dos direcciones al mismo tiempo. Es por ello que las computadoras cuánticas no están aún en las casa de las personas, porque simplemente las temperaturas a las que trabajan son muy, peor muy frías (para los estándares humanos).

Intel y el desarrollo de la computadora cuántica

El sistema cuántico, sin embargo, tiene problemas. Mientras más qubits se pongan a trabajar, las fluctuaciones pueden llevar a errores en todos los cálculos. Y esto no es fácil de detectar. De hecho, esto parece ocurrir cuando la función de onda se colapsa como por ejemplo, con el Gato de Schoredinger, el cual en algún momento no está muerto ni vivo, hasta que la función del gato mismo se colapsa, haciendo que el sistema defina la información que tiene.

No obstante el inconveniente, en los laboratorios cuánticos de Google, ya se cuenta con una técnica de corrección de errores (QEC – Quantum Error Correction), el cual se ha demostrado en un sistema con 9 qubits. El QEC trabaja verificando la combinación de datos y midiendo los qubits, permitiendo al sistema hacer una medición indirecta de información sin afectarla. Recuérdese que en los sistemas cuánticos, el hecho de observar algo, modifica lo observado. En un sistema cuántico de 9 qubits, el método logró errores tan bajos como 1%, 0.1% para una compuerta qubit y 0.6% para dos compuertas qubits.

Google espera lograr números similares en su procesador Bristlecone, que tiene 72 qubits. Para medir su desempeño, los investigadores han desarrollado una herramienta de medición (benchmarking), que deliberadamente introduce un error en el sistema, lo compara con una muestra de valores de salida y la distribución de los mismos, dando como resultado los valores que se obtendrían en una computadora clásica.

Si las investigaciones siguen dando tan buenos resultados, posiblemente el Bristlecone podría ser la base para crear sistemas y computadoras cuánticas a gran escala.

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