Una computadora de Google hizo en 3 minutos un cáculo que tardaría 10.000 años con otra convencional

Un sistema de computación cuántica desarrollado por Google ha realizado en doscientos segundos una tarea que, según los cálculos de la compañía, le hubiera costado 10.000 años al superordenador más potente del mundo.

El avance, presentado hoy online en la revista Nature , es la primera demostración empírica del concepto de supremacía cuántica. Este concepto, predicho por la física teórica, postula que los ordenadores cuánticos serán capaces de realizar tareas que están fuera del alcance de los ordenadores convencionales.

Se trata de “un hito en la computación de importancia comparable a los primeros vuelos de los hermanos Wright”, destaca William Oliver, investigador del Instituto de Tecnología de Massachusetts que no ha participado en el proyecto de Google, en un artículo de valoración del trabajo publicado en Nature.

Pero al igual que pasaron décadas entre los vuelos de los hermanos Wright y el desarrollo de la aviación comercial, el nuevo sistema de computación cuántica no tendrá aplicaciones prácticas a corto plazo.

Un hito en la computación de importancia comparable a los primeros vuelos de los hermanos Wright”

A más largo plazo, las aplicaciones potenciales incluyen –entre muchas otras- el desarrollo de fármacos, la creación de nuevos materiales o la optimización del tráfico.

Los ordenadores cuánticos “tendrán un impacto que no podemos prever, pero que será enorme”, predijo el físico Ignacio Cirac, director del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica y pionero de la computación cuántica, en una entrevista con La Vanguardia el año pasado. “No sólo acelerarán muchos cálculos, sino que permitirán realizar cálculos que ahora no son posibles”.

La supremacía cuántica se ha demostrado en una tarea de identificación de patrones en una serie de números aparentemente aleatorios, sin ambición de tener utilidad práctica. El equipo de Google ha desarrollado el procesador cuántico Sycamore formado por 54 qubits, o bits cuánticos.

A diferencia de los bits clásicos, que pueden optar entre dos valores –cero o uno-, los qubits pueden adoptar ambos valores a la vez gracias a una propiedad cuántica de las partículas llamada superposición. Esto permite aumentar la capacidad de computación de manera exponencial con cada nuevo qubit que se añade al sistema.

Sin embargo, los qubits deben mantenerse a temperaturas próximas al cero absoluto, y estar aislados para evitar perturbaciones de otras partículas. Esta dificultad técnica ha limitado hasta ahora el desarrollo de la computación cuántica ya que, cuantos más qubits se intentan añadir a un sistema, más fácil es que pierdan sus propiedades de computación.

Utilidad potencial

En el caso del procesador Sycamore, uno de los qubits funcionó de manera defectuosa, por lo que el experimento se realizó finalmente con 53 qubits. Estos 53 qubits pueden adoptar unos 10.000 billones de estados cuánticos distintos (o 2 elevado a la potencia 53).

Han colaborado con Google en el proyecto trece instituciones científicas de Estados Unidos y Alemania, que incluyen universidades, centros de supercomputación y la NASA.

El rendimiento del procesador cuántico Sycamore se comparó con el del superordenador Summit instalado en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge en Tennessee. Con una capacidad de 200 billones de operaciones por segundo, Summit es actualmente el superordenador más potente del mundo. Pero fue incapaz de igualar las prestaciones del Sycamore.

En un primer test con una muestra de sólo un millón de muestras de números aleatorios, Sycamore necesitó 200 segundos para resolver la prueba. A Summit le bastaron 130, aunque después necesitó cinco horas más para verificar que su resultado era correcto.

Pero en cuanto se aumentó la complejidad del test, Sycamore siguió dando resultados en 200 segundos. Un cálculo de cuánto habría que esperar para que Summit llegara al mismo resultado concluyó que le harían falta 10.000 años, y que necesitaría varios millones de años adicionales para completar los tests de verificación.

Polémica entre IBM y Google

El anuncio de Google ha desatado una polémica con la compañía IBM, que construyó el superordenador Summit. IBM asegura que no le harían falta 10.000 años sino sólo dos días y medio para igualar el cálculo de Sycamore. Sigue siendo mucho más de doscientos segundos pero ya no sería un cálculo que quede fuera del alcance de los ordenadores actuales, que es el concepto que se utiliza para definir la supremacía cuántica.

“Lo que ha conseguido Google es un hito brutal”, señala José Ignacio Latorre, físico de la Universitat de Barcelona (UB) que lidera la iniciativa para construir un ordenador cuántico en Catalunya. “Centrar el debate en la cuestión semántica de si se ha conseguido o no la supremacía cuántica sería un error. Es un avance extraordinario que hace cinco años nadie hubiera predicho”.

“Se había cuestionado si algún día se podría controlar en la práctica un ordenador cuántico suficientemente grande”, señala William Oliver en su artículo en Nature. Los nuevos resultados demuestran “la viabilidad de la computación cuántica en un espacio computacional excepcionalmente grande”, con un tamaño de por lo menos 10.000 billones de estados cuánticos. Además, “sugiere que los ordenadores cuánticos representan un modelo de computación fundamentalmente distinto del de los ordenadores clásicos”, lo que abre la vía a avances científicos y tecnológicos aún insospechados.

Con información de La Vanguardia