Google nos explica cómo ha logrado la supremacía cuántica

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​John Martinis posa en el ICMAT delante de un esquema de circuitos dibujado por él mismo. / Álvaro Muñoz Guzmán (SINC)

Fuente: SINC
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El esperado estudio en el que Google anuncia haber logrado la supremacía cuántica, filtrado por error hace un mes, ha salido finalmente publicado este miércoles 23 de octubre en Nature.

El trabajo, liderado por John Martinis, responsable del equipo de hardware cuántico de la firma (entrevistado la semana pasada por Sinc), señala que el nuevo chip cuántico de Google es capaz de realizar un cálculo en tres minutos y 20 segundos, algo que al superordenador clásico más avanzado le llevaría unos 10.000 años.

Según el artículo, este hito supone haber logrado la supremacía cuántica, que se obtiene cuando los ordenadores cuánticos realizan cálculos que antes habían sido imposibles.

​Para probar el sistema, el equipo de Martinis diseñó una tarea de muestreo de números aleatorios producidos por un circuito cuántico

A diferencia de los elementos binarios básicos de los ordenadores clásicos, o bits, que representan solo ceros o unos, los quantum bits (cúbits), pueden representar ambos al mismo tiempo. Enlazando cúbits entre sí, el número de estados que podrían representar aumenta exponencialmente, lo que permite calcular millones de posibilidades al instante.

Un procesador con 54 cúbits

El equipo de Martinis en el  Google Quantum A.I. Lab  describe en el trabajo los avances técnicos realizados para lograr la supremacía cuántica. Los autores fabricaron un procesador compuesto de 54 cúbits, que aprovechan la superposición y el entrelazamiento cuántico para explorar un espacio computacional exponencialmente mayor que el que es accesible con los bits clásicos. Un cúbit no funcionó correctamente, así que el dispositivo funcionó con 53 cúbits.

Los investigadores desarrollaron procesos de corrección de errores para mantener una alta fidelidad operativa (hasta un 99,99 %). Para probar el sistema, diseñaron una tarea de muestreo de números aleatorios –donde los números aleatorios son producidos por un circuito cuántico– que se vuelve cada vez más exigente para los ordenadores clásicos a medida que aumenta el número de cúbits en el circuito cuántico.

El procesador cuántico recolectó un millón de muestras de un circuito cuántico en aproximadamente 200 segundos, lo que habría llevado a un superordenador de última generación unos 10.000 años.

El chip recolectó un millón de muestras de un circuito cuántico en aproximadamente 200 segundos

​La semana pasada, antes de que se publicara oficialmente el estudio, Martinis comentó a Sinc que es importante que “la gente se enfoque en los resultados científicos de la investigación. Hay un total de 60 páginas de material complementario que entra muy en detalle de lo que hemos desarrollado”.

Además –añadió– “creemos que nuestro ordenador cuántico tendrá menos errores que los de nuestros rivales y que este menor nivel de errores será lo suficientemente significativo como para que se puedan ejecutar algoritmos más complejos”.

“Hablar de supremacía cuántica es muy sugerente, pero es un término engañoso”, protesta IBM

​IBM responde

Por su parte, IBM, uno de los principales rivales de la firma en este campo, pone en duda que Google haya logrado esta supuesta supremacía cuántica. En una entrada a su blog, asegura haber realizado una simulación ideal de la misma tarea –que expone Google en su estudio– con un sistema convencional en 2,5 días y con mayor fidelidad.

IBM defiende además la combinación de la potencia de ambas computaciones –la clásica y la cuántica–. “Hablar de supremacía cuántica es muy sugerente, pero es un término engañoso que conduce a interpretaciones falsas y, en cierto modo arriesgadas, del estado actual de la computación cuántica y de sus expectativas”, resalta la multinacional.

Referencia bibliográfica:
Frank Arute, Kunal Arya, John M. Martinis, “Quantum supremacy using a programmable superconducting processor”. Nature (23, octubre, 2019). DOI: 10.1038/s41586-019-1666-5

Autor: Ana Hernando / SINC
Ana Hernando es periodista especializada en ciencia, tecnología y economía. Redactora de la sección de innovación de SINC.