La computación cuántica se basa en qubits que permiten varios estados en simultáneo.
La computación cuántica se basa en qubits que permiten varios estados en simultáneo.

Hace un mes se filtró un documento donde Google afirmaba haber construido la primera computadora cuántica capaz de realizar cálculos que exceden ampliamente la capacidad de las computadoras más potentes de la actualidad. Una demostración de la denominada “supremacía cuántica”.

Ese borrador de la investigación fue un anticipo que permitió conocer uno de los proyectos más ambiciosos en los que la compañía estuvo trabajando los últimos años. La confirmación oficial recién llegó ahora, por medio de una publicación que hicieron, en la revista Nature, Frank Arute, de Google AI Quantium en Mountain View y un equipo dirigido por John Martinis, de la Universidad de California en Santa Barbara.

Según se explica allí, su procesador cuántico llamado Sycamore tardó aproximadamente 200 segundos en ejecutar una tarea que a la mejor de las súper computadoras clásicas del mundo le hubiese llevado cerca de 10.000 años.

“Nuestro experimento logra la supremacía cuántica, un hito en el camino hacia la computación cuántica a gran escala. Al alcanzar este hito, mostramos que la aceleración cuántica se puede lograr en un sistema del mundo real y no está impedida por ninguna ley física”, se detalla en el documento.

La computación cuántica aplica los principios de la mecánica cuántica a la informática para procesar grandes volúmenes de información de manera veloz. (Google)
La computación cuántica aplica los principios de la mecánica cuántica a la informática para procesar grandes volúmenes de información de manera veloz. (Google)

La computación cuántica permitirá realizar tareas con mayor rapidez que una computadora tradicional y se podría utilizar para múltiples propósitos: avances en machine learning, investigaciones científicas, ciberseguridad y sobre todo en el rubro de la química, ya que permitiría hacer simulaciones moleculares más complejas que, a su vez, podrían llevar al hallazgo de nuevas medicinas.

Las máquinas cuánticas utilizan bits cuánticos o qubits. A diferencia de los bits clásicos, que representan un 1 o un 0, los qubits pueden representar ambos al mismo tiempo.

Esto es así porque la mecánica cuántica se rige por el principio de superposición, que ocurre cuando un objeto posee simultáneamente dos o más valores de una cantidad observable. Al unir varios qubits, el número de estados que pueden representar aumenta exponencialmente, lo que permite calcular millones de posibilidades al instante.

“Los transistores se agrupan para conformar puertas lógicas y, estas a su vez, desarrollan módulos que permiten a los computadores resolver problemas. Una puerta lógica normal consigue un set de entradas simples y produce una salida definida. En la computación cuántica, una computadora cuántica configura algunos qubits, hace que las puertas cuánticas los enlacen y manipula probabilidades, obteniendo como salida superposiciones de una secuencia de ceros y unos, que permiten realizar grandes cálculos de manera simultánea”, se menciona en un comunicado difundido por Google.

El procesador logró realizar en 200 segundos una tarea que a una computadora clásica, según la compañía, le hubiese llevado 10 mil años.
El procesador logró realizar en 200 segundos una tarea que a una computadora clásica, según la compañía, le hubiese llevado 10 mil años.

El procesador Sycamore está compuesto por 54 qubits, de los cuales terminaron quedando 53. El sistema logró recolectar millón de muestras en 200 segundos, con una fidelidad de 0,1%. “El procesador está siendo utilizado por el equipo técnico que lidera el proyecto para ejecutar algoritmos en química cuántica, así como para desarrollar nuevas aplicaciones en aprendizaje automático generativo, entre otras áreas”, según se explica en un comunicado difundido por la compañía.

En ese documento también se menciona que para evaluar el rendimiento del sistema, la empresa tomó un punto de referencia computacional altamente sensible que falla si al menos un componente de la computadora no es lo suficientemente bueno.

“Hasta donde sabemos, este experimento marca el primer cálculo que se puede realizar solo en un procesador cuántico. Los procesadores cuánticos han alcanzado así el régimen de supremacía cuántica”, se destaca en el artículo.

Cabe recordar que hoy en día la computadora más potente del mundo (200 petaflops) se conoce como Summit, fue construida por IBM y se encuentra en el Laboratorio Nacional Oak Ridge, en Estados Unidos.

IBM cuestiona la supremacía cuántica alcanzada por Google

La semana pasada, luego de la filtración y antes de que se publicara el artículo en Nature, IBM publicó un comunicado donde hace un comentario respecto del logro alcanzado por la computadora de Google:

“Se argumenta que su dispositivo alcanzó la ‘supremacía cuántica’ y que ‘una supercomputadora de última generación requeriría aproximadamente 10.000 años para realizar la tarea equivalente’. Argumentamos que una simulación ideal de la misma tarea puede realizarse en un sistema clásico en 2,5 días y con mucha mayor fidelidad”, se remarca.

Más allá de las aclaraciones, también cuestiona el concepto de “supremacía cuántica” al decir que si bien el experimento de Google es una excelente demostración del progreso de este tipo de computación, no se debe ver como prueba de que las computadoras cuánticas reemplazarán a las clásicas y que son superiores a éstas en todo sentido. Según la compañía, las computadoras cuánticas se utilizarán en conjunto con las tradicionales, y no las reemplazarán, ya que cada una tiene sus particularidades.

el laboratorio de computación cuántica que inauguró IBM a comienzos de octubre.
el laboratorio de computación cuántica que inauguró IBM a comienzos de octubre.

El concepto de supremacía cuántica hace alusión a características exclusivas de las computadoras cuánticas, como la superposición. “De todos modos, las computadoras clásicas tienen sus propios recursos, como una jerarquía de memorias y cálculos de alta precisión en hardware, diversos activos de software y una vasta base de conocimiento de algoritmos, y es importante aprovechar todas esas capacidades cuando se compara cuántico con clásico”, se analiza en el documento.

Por último, en el documento de IBM se concluye que para que la computación cuántica tenga un impacto positivo en la sociedad hay que seguir avanzando con las investigaciones y así lograr “sistemas de computación cuántica programables cada vez más accesibles y más potentes que puedan implementar, de manera reproducible y confiable, una amplia gama de demostraciones, algoritmos y programas cuánticos”.

IBM viene trabajando hace tiempo en sistemas cuánticos. En mayo de 2016, la compañía puso a disposición en la nube el primer procesador cuántico para que cualquier usuario pueda aprender: tenía 5 qubits. Hoy en día cuenta con procesadores más potentes.

De hecho, a comienzo de mes anunció la apertura de su Centro de Computación Cuántica (IBM Quantum Computation Center) en el estado de Nueva York donde, según dijo la compañía en un comunicado, atenderá las necesidades de una comunidad de más de 150.000 usuarios registrados y cerca de 80 clientes comerciales, instituciones académicas y laboratorios de investigación. La flota ahora está compuesta por cinco sistemas de 20 qubits, un sistema de 14 qubits y cuatro sistemas de 5 qubits.

Consultados por Infobae sobre este tema, desde IBM dijeron lo siguiente: “En las próximas semanas se sumará una nueva computadora cuántica de 53 qubits -el sistema cuántico universal más grande disponible para acceso externo en la industria hasta la fecha-. Para acelerar la adopción a gran escala, IBM disponibiliza el acceso sus sistemas de computación cuántica a través de la nube desde la plataforma IBM Q Experience”.

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