Google ha presentado un prototipo de ordenador cuántico revolucionario que marca un hito importante en la capacidad computacional. Esta nueva máquina logra lo que las supercomputadoras actuales necesitarían diez septillones de años (un período incomprensiblemente vasto que supera la edad del universo) para calcular, completando la tarea en apenas cinco minutos. Este avance, anunciado el lunes, está impulsado por “Willow”, el último chip de computación cuántica de Google.
Willow: duplicando el número de qubits
El chip Willow representa un gran avance en la computación cuántica al duplicar la cantidad de qubits, o bits cuánticos, en comparación con su predecesor, Sycamore. Este aumento en el número de qubits ha permitido un progreso significativo en la reducción de errores en la computación cuántica. La reducción de errores es fundamental para que las computadoras cuánticas pasen de ser construcciones teóricas a dispositivos prácticos que puedan revolucionar la investigación y el descubrimiento científicos.
Métricas del sistema Willow |
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| Número de qubits | 105 |
| Conectividad media | 3.47
(4 vías típicas) |
Corrección de errores cuánticos (Chip 1) |
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| Error de compuerta de un solo cúbit (promedio, simultáneo) | 0.035 % ‡ 0.029 % |
| Error de compuerta de dos qubits (media, simultáneo) | 0.33% $ 0.18%
(Reino Unido) |
| Error de medición (media, simultánea) | 0.77 % ‡ 0.21 %
(repetitivo, mide qubits) |
| Reiniciar opciones | Reinicio de varios niveles (1) estado y superior)
Eliminación de fugas (12) solo en el estado) |
| T, tiempo
(significar) |
68 nosotros = 13 nosotros? |
| Ciclos de corrección de errores por segundo | 909,000
(ciclo de código de superficie = 1.1 us) |
| Rendimiento de la aplicación | ^3,57 = 2.14 $ 0.02 |
Muestreo de circuitos aleatorios (chip 2) |
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| Error de compuerta de un solo cúbit (promedio, simultáneo) | 0.036% ÷ 0.013% |
| Error de compuerta de dos qubits (media, simultáneo) | 0.14% + 0.052%
(similar a iswap) |
| Error de medición (media, simultánea) | 0.67% + 0.51% (terminal, todos los qubits) |
| Reiniciar opciones | Reinicio de varios niveles (11) estado y superior)
Eliminación de fugas (2) solo en el estado) |
| T, tiempo (media) | 98 nosotros + 32 nosotros |
| Repeticiones del circuito por segundo | 63,000 |
| Rendimiento de la aplicación | Profundidad de fidelidad XEB 40 = 0.1 % |
| Tiempo estimado en Willow vs. supercomputadora clásica | 5 minutos contra 1025 años |
Entendiendo las computadoras cuánticas
Los ordenadores cuánticos difieren fundamentalmente de los ordenadores clásicos que se utilizan a diario. Mientras que los ordenadores clásicos procesan la información mediante transistores que alternan entre “1” y “0”, los ordenadores cuánticos se basan en partículas subatómicas manipuladas hasta alcanzar estados cuánticos. Estas partículas, conocidas como cúbits, se basan en dos principios clave de la mecánica cuántica:
- Superposición:Los cúbits pueden existir en múltiples estados simultáneamente en lugar de estar confinados a valores binarios. Esto permite que las computadoras cuánticas realicen tipos de cálculos que no son prácticos para los sistemas clásicos. Google validó esta capacidad mediante la prueba comparativa “Random Sampling Circuit”, que demuestra la velocidad superior de su computadora cuántica.
- Enredo:Los cúbits pueden interconectarse de modo que el estado de uno influya directamente en el estado de otro, independientemente de la distancia. Aunque el mecanismo exacto del entrelazamiento sigue siendo un misterio, su eficacia en la computación cuántica está bien documentada. Albert Einstein llamó a este fenómeno "acción fantasmal a distancia".
Abordar el desafío del error
A pesar de su inmenso potencial, las computadoras cuánticas enfrentan desafíos significativos debido a las tasas de error. Los cúbits son muy sensibles y propensos a la interferencia de perturbaciones incluso mínimas, como los rayos cósmicos. La observación directa de un cúbit colapsa su estado cuántico, lo convierte en un bit clásico y anula sus propiedades cuánticas. En consecuencia, la corrección de errores en los sistemas cuánticos requiere una observación indirecta a través de otros cúbits.
A medida que los ordenadores cuánticos aumentan de tamaño, las tasas de error se han incrementado históricamente, lo que ha creado un cuello de botella para la ampliación de estos sistemas. Sin embargo, la división de IA cuántica de Google ha desarrollado un innovador método de corrección de errores que reduce exponencialmente las tasas de error a medida que los cúbits crecen. Este avance representa un logro fundamental en la construcción de ordenadores cuánticos escalables y prácticos.
El camino a seguir
Si bien los avances de Google en materia de corrección de errores cuánticos acercan el campo a la materialización de su potencial transformador, aún quedan desafíos importantes por resolver. Escalar las computadoras cuánticas a tamaños operativos requerirá más innovación. No obstante, las posibilidades a largo plazo son profundas.
Se espera que las computadoras cuánticas impulsen avances en la ciencia de los materiales y la biología al permitir cálculos a nivel molecular y atómico que no son factibles para las computadoras clásicas. Además, sus aplicaciones pueden extenderse mucho más allá de los casos de uso conocidos hoy en día, abriendo oportunidades que aún no se han imaginado.
La presentación del chip Willow por parte de Google y los avances asociados en materia de corrección de errores cuánticos representan un avance monumental en la computación cuántica. Si bien las computadoras cuánticas prácticas a gran escala aún están en el horizonte, este hito subraya el potencial de la tecnología para redefinir los descubrimientos científicos y abordar desafíos computacionales que actualmente son insuperables.
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