Google acaba de dar un salto cuántico en informática. Utilizando la computadora cuántica de última generación de la compañía, llamada Sycamore, Google ha reclamado la "supremacía cuántica" sobre las supercomputadoras más poderosas del mundo al resolver un problema considerado prácticamente imposible para las máquinas normales.
La computadora cuántica completó la computación compleja en 200 segundos. Ese mismo cálculo llevaría incluso a las supercomputadoras más poderosas aproximadamente 10,000 años para terminar, escribió el equipo de investigadores, dirigido por John Martinis, un 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 clásico, actualmente estimado en 10,000 años, se reduzca mediante hardware y algoritmos clásicos mejorados", dijo en un comunicado Brooks Foxen, investigador de estudiantes graduados en el laboratorio de Martinis. "Pero dado que actualmente somos 1,5 billones de veces más rápido, nos sentimos cómodos reclamando este logro", agregó, refiriéndose a la supremacía de las computadoras cuánticas.
Las computadoras cuánticas aprovechan la física de la mecánica cuántica para resolver problemas que serían extremadamente difíciles, si no imposibles, para las computadoras clásicas basadas en semiconductores.
El cálculo que Google decidió conquistar es el equivalente cuántico de generar una lista muy larga de números aleatorios y verificar sus valores un millón de veces. El resultado es una solución no particularmente útil fuera del mundo de la mecánica cuántica, pero tiene grandes implicaciones para la potencia de procesamiento de un dispositivo.
Fuerza en la incertidumbre.
Las computadoras ordinarias realizan cálculos utilizando "bits" de información, que, como los interruptores de encendido y apagado, pueden existir en solo dos estados: 1 o 0. Las computadoras cuánticas usan bits cuánticos o "qubits", que pueden existir como ambos 1 y 0 simultáneamente. Esta extraña consecuencia de la mecánica cuántica se denomina estado de superposición y es la clave para la ventaja de la computadora cuántica sobre las computadoras clásicas.
Por ejemplo, un par de bits puede almacenar solo una de las cuatro combinaciones posibles de estados (00, 01, 10 u 11) en cualquier 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 agrega más qubits, la potencia de su computadora aumenta 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 (10 billones) de 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 le permite conocer simultáneamente el estado de la otra, independientemente de la distancia entre las partículas. Si los qubits de una computadora cuántica están enredados, todos pueden medirse simultáneamente.
La computadora cuántica de Google consiste en circuitos microscópicos de metal superconductor que enredan 53 qubits en un estado de superposición complejo. Los qubits enredados 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, surge un patrón de su distribución desigual.
"Para las computadoras clásicas, es mucho más difícil calcular el resultado de estas operaciones, ya que requiere calcular la probabilidad de estar en cualquiera de los 253 estados posibles, donde el 53 proviene del número de qubits; la escala exponencial es la razón por la cual para empezar, la gente está interesada en la computación cuántica ", dijo Foxen.
Aprovechando las extrañas propiedades del entrelazamiento 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 una computadora cuántica podría superar a las computadoras tradicionales. Demostrar la tarea en el mundo real es otra historia. Mientras que las computadoras clásicas pueden apilar millones de bits operativos en sus procesadores, las computadoras cuánticas luchan por 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 ciertamente una hazaña en el mundo de la computación cuántica, el campo aún está en su infancia y las computadoras cuánticas prácticas permanecen lejos en el horizonte, dijeron los investigadores.
- Fotos: grandes números que definen el universo
- 9 números que son más geniales que Pi
- 8 maneras en que puedes ver la teoría de la relatividad de Einstein en la vida real
