En algunos campos de la ciencia, como la encriptación de datos, la investigación de fármacos y materiales o el aprendizaje automático para la inteligencia artificial, hace tiempo que los ordenadores convencionales han alcanzado sus límites. Los cálculos necesarios llevan un tiempo infinitamente largo o no son posibles en absoluto.
Por eso, investigadores de todo el mundo trabajan a toda máquina para aprovechar el enorme potencial de los ordenadores cuánticos, ya que podrían resolver estos problemas matemáticos muy rápidamente.
¿Qué tienen de especial los ordenadores cuánticos?
Técnicamente, el potencial de los ordenadores clásicos se ha agotado por completo. Estos funcionan con bits que sólo tienen dos estados: 1 para "encendido" o 0 para "apagado".
En cambio, los bits cuánticos, también llamados qubits, pueden adoptar un número infinito de estados. Esto significa que los ordenadores cuánticos pueden calcular mucho más rápido, aunque también son más propensos a errores. "Las interferencias externas (por ejemplo, radiación térmica, ruido electrónico, etc.) o internas (por ejemplo, defectos del material) provocan errores de cálculo", explica el profesor Stefan Filipp, de la Universidad Técnica de Múnich (TUM).
"Aunque ahora son muy pequeños (entre una milésima y una diezmilésima parte de cada operación sale mal), aún no son lo suficientemente bajos como para permitir que los algoritmos funcionen el tiempo suficiente", dice Filipp.
Por eso, el desarrollo de los ordenadores cuánticos está aún en pañales. Los investigadores trabajan actualmente con 100 qubits. Pronto deberían ser 10.000 qubits, y 10.000.000 qubits también son concebibles en el futuro.
¿Qué ha conseguido Google con este chip especial?
Los sistemas ya desarrollados son demasiado pequeños y cometen demasiados errores para aportar un valor añadido real. Además, las unidades de cálculo adicionales (qubits) también aumentan la tasa de errores.
El equipo de Googleencontró y corrigió los errores utilizando el llamado código de superficie. Para ello, combinaron con éxito varios qubits físicos propensos a errores en un qubit lógico menos propenso a errores.
Según Markus Müller, catedrático de Tecnología Cuántica Teórica de la Universidad RWTH de Aquisgrán, el equipo de Google ha logrado, por primera vez, corregir errores cuánticos con tasas de error inferiores a un valor umbral relevante. La corrección de errores es crucial para el desarrollo de ordenadores cuánticos escalables y aplicables.
El recién desarrollado procesador cuántico "Willow" ha allanado el camino para el desarrollo de ordenadores cuánticos prácticamente utilizables, escribe el equipo dirigido por el informático alemán Hartmut Neven en la revista científica Nature. Neven es el fundador y director del Laboratorio de Inteligencia Artificial Cuántica de Google.
¿Habrá pronto ordenadores cuánticos?
El equipo de Google ha dado un paso decisivo. Sin embargo, los investigadores también señalan que la tasa de error alcanzada es aún demasiado alta. El procesador cuántico "Willow" consta de 105 qubits superconductores. Según sus cálculos, se necesitarían 1.457 qubits físicos para alcanzar tasas satisfactorias. Sin embargo, esto también supondría un tiempo de computación significativamente mayor.
"Para poder calcular prácticamente sin errores y, por tanto, de forma fiable, la tasa de corrección de errores debe aumentar más rápido que la tasa de errores", explica el profesor Michael Hartmann, de la Universidad Friedrich-Alexander de Erlangen-Nuremberg. "Con la calidad actual de los qubits, se necesitarán entre 100.000 y un millón de qubits para realizar grandes cálculos tolerantes a errores", afirma Hartmann. "Esto demuestra lo mucho que nos queda por recorrer". (ms/gg)
