Diario de Navarra

Nos encontramos ante un momento histórico. En las revistas científicas especializadas estos días se vienen publicando artículos sobre el logro de la Supremacía Cuántica. ¿Por qué tanta excitación? El motivo es que investigadores del equipo de Google AI Quantum en Santa Bárbara, California, han conseguido lo que hasta hace poco parecía técnicamente imposible: fabricar un procesador cuántico capaz de realizar un cálculo de manera mucho más eficiente que el superordenador de tipo convencional más potente en la faz de la tierra. El trabajo, que ha sido publicado por la revista Nature este mismo miércoles, muestra como los investigadores han alcanzado la Supremacía Cuántica utilizando un procesador de 53 quantum bits que ellos mismos diseñaron y fabricaron. ¿Pero qué significa esto de la Supremacía Cuántica? El término Supremacía Cuántica fue acuñado en 2012 por uno de los científicos más prestigiosos en el campo de la computación cuántica y profesor del Instituto Tecnológico de California, John Preskill. Con este nombre, el profesor Preskill intentó definir el momento en el que los ordenadores cuánticos, por aquel entonces en su infancia de desarrollo tecnológico, realizarían un cálculo imposible de emular con un superordenador clásico, independientemente de si la tarea resuelta fuera o no útil. Muchos pensaban que este momento no llegaría nunca debido a la complejidad técnica del asunto o incluso porque algunas leyes de la física, todavía por descubrir, no nos lo permitirían. Los mismos ejecutivos de Google expresaban su escepticismo. Pero parece ser que ese hito histórico se ha hecho realidad. Los investigadores de Google AI Quantum, liderados por el científico John Martinis, nos dan a entender en su artículo que lo han conseguido. Pero para entender la magnitud de su logro tenemos que indagar un poco en cómo funcionan los ordenadores cuánticos. La computación cuántica es un paradigma de computación completamente diferente al de los ordenadores convencionales. Para realizar los cálculos, los ordenadores cuánticos en vez de utilizar los tradicionales bits de información (los famosos unos y ceros), utilizan bits cuánticos (o qubits), objetos que se comportan de manera diferente a lo que estamos acostumbrados. Por ejemplo, estos objetos pueden estar en dos lugares al mismo tiempo, o pueden moverse en direcciones opuestas simultáneamente. Es el fenómeno cuántico de la superposición, el cual proporciona nuevos caminos a los qubits para encontrar la solución de un problema. Los científicos que llevaban trabajando en el proyecto desde hace décadas y que desde hace 5 años reciben financiación de Google, han utilizado un chip de 53 qubits superconductores llamado Sycamore. Cada uno de estos qubits es un pequeño oscilador eléctrico que puede oscilar de dos maneras diferentes simultáneamente y además puede oscilar de manera muy coordinada con sus vecinos. La tarea a realizar por Sycamore: calcular el comportamiento de estos qubits después de operar en ellos de manera orquestada, una tarea en cierto modo relacionada con la generación de números aleatorios. Lo impresionante es que el número de posibilidades de este generador alcanza el astronómico valor de 10 mil billones, pero las operaciones cuánticas realizadas en ellos hacen que algunas de estas opciones sean más probables que otras. Calcular estas probabilidades es extremadamente difícil para un ordenador convencional, pero no así para un ordenador cuántico. Para comprobar que realmente su procesador cuántico era más eficiente, los autores intentaron calcular estas probabilidades con el superordenador más potente del planeta, Summit, que se encuentra en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge en Tennessee. Para que nos hagamos una idea de la potencia de este superordenador, tiene más de 40,000 microprocesadores de última generación y más de 250 millones de gigabytes de memoria. Mientras que Sycamore resolvió el problema en 200 segundos, Summit no consiguió dar una solución en un tiempo razonable y se estima que hubiera necesitado la friolera de 10.000 años para conseguirlo. Pero no todo el mundo en la comunidad científico-empresarial está de acuerdo con estas conclusiones. Unos días antes de la publicación del artículo de Google, y a sabiendas de que la empresa de Mountain View se preparaba para dar la noticia, investigadores de la compañía IBM, publicaron en su página web la respuesta de los científicos, Edwin Pednault, John Gunnels y Jay Gambetta. En ella afirman que, utilizando un supercomputador clásico, pueden simular la misma tarea realizada por Sycamore en tan solo 2,5 días en vez de los 10.000 años de los que habla Google. Esto iría en contra de las premisas para declarar la Supremacía Cuántica, pero indudablemente, 200 segundos en vez de 2,5 días sigue siendo un éxito histórico. Pero este logro, ¿nos afecta de alguna manera? La respuesta corta es que de momento no. El cálculo de probabilidades, el cual se conoce como muestreo de circuitos, no tiene ninguna aplicación social o comercial. Es simplemente una demostración de fuerza. El éxito de Google podría recordarnos al lanzamiento del primer satélite artificial terrestre, el soviético Sputnik 1, el cual, en principio, no tenía ninguna utilidad más haya de orbitar la Tierra pero que marcó un primer hito en la carrera por explorar el espacio. Sin embargo, con ligeras mejoras en su procesador, es posible que en los próximos meses veamos al equipo de Google realizar cálculos realmente asombrosos. Una de las aplicaciones más esperadas de los ordenadores cuánticos es la simulación de nuevos materiales y moléculas que por ejemplo nos ayuden a combatir problemas globales como el calentamiento climático o identificar y tratar enfermedades genéticas. El código para simular estos sistemas ya está escrito, solo que Sycamore todavía no es lo suficientemente potente para ejecutar el programa.

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