Por qué Willow es un hito de Google en la computación cuántica: las 3 claves que explican el avance

La computación cuántica cierra el año con grandes avances. Las multinacionales volcadas con el desarrollo de esta tecnología (en la que también trabaja España) como Microsoft o IBM han presentado logros importantes en los últimos meses. Les sigue Google, cuyo equipo ha anunciado Willow, un chip cuántico con el que aseguran poder allanar el camino hacia un futuro ordenador cuántico útil y a gran escala, meta cada vez más cercana. 

El objetivo de la industria es la llamada ventaja cuántica, conseguir que un ordenador cuántico lleve a cabo tareas que ni el mayor superordenador clásico sería capaz. Se persiguen objetivos y cálculos útiles para la humanidad como el descubrimiento de medicamentos o avances en la energía de fusión nuclear, para lo cual se necesita desarrollar un ordenador cuántico a gran escala y mejorar la tolerancia a fallos. 

Después de años dudando de si era posible, ahora la duda está en ¿cuándo se conseguirá?". Esta supuesta fecha estaría más cerca con este reciente avance presentado por Google en la revista Nature donde da a conocer un nuevo ordenador cuántico experimental basado en el chip Willow.

Microsoft Microsoft

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Willow ha conseguido en menos de cinco minutos un cálculo de referencia estándar. Una tarea que el superordenador más potente del mundo, el Frontier, tardaría en 10.000 trillones de años, más de la edad que se le calcula al universo. 

La prueba RCS

Para medir la eficacia de Willow, de 105 cúbits, Google ha utilizado el RCS o muestreo aleatorio de circuitos, la prueba más difícil que puede realizarse actualmente con un ordenador cuántico para comprobar que su trabajo no sería posible con la informática clásica.

Esta prueba estocástica garantiza que cada circuito tenga la misma probabilidad de ser elegido e implica generar números aleatorios que no necesariamente se pueden utilizar en aplicaciones prácticas. Es la misma prueba que utilizaron con Sycamore, el ordenador con el que reclamaron haber alcanzado la supremacía cuántica en 2019.

Se trata de una prueba diseñada únicamente para medir el progreso de la computación cuántica, por lo que no es una tarea útil que pueda aportar avances en otros campos como la medicina. Willow y el ordenador cuántico de Google es todavía una tecnología experimental, lo que no le resta importancia al logro. 

Corrección de errores

Además de la gran potencia de cálculo, la corrección de errores es la otra gran fortaleza de este anuncio. Google afirma haber superado el "umbral de corrección de errores", un hito que los científicos han estado persiguiendo durante décadas.

El artículo publicado por el equipo de Google se complementa con otro publicado en verano en la revista Arxix sobre la corrección de errores. Cualquier perturbación que altere la superposición de las partículas cuánticas, es decir, su propiedad para estar en dos estados a la vez, provoca errores en el resultado.

Willow Google El Androide Libre

Estos fallos se producen desde por defectos microscópicos de materiales, hasta por radiación ionizante y han sido la gran china en el zapato de la computación cuántica. Hasta ahora crecer en capacidad implicaba más errores. Por primera vez, Google asegura haber reducido los fallos en un factor de dos a medida que se agregan más cúbits, o lo que es lo mismo, reducirlos a la mitad y la mitad de la mitad sucesivamente.

Todavía es una tecnología experimental. La publicación de agosto advierte que el rendimiento lógico de esta tecnología está limitada por eventos de error correlacionados raros que ocurren aproximadamente una vez por hora. Google afirma que su siguiente objetivo es combinar esta prueba con otras que si interés científico, aunque siga siendo posible realizarlas con ordenadores clásicos, hasta que esta tecnología esté "fuera del alcance de los ordenadores clásicos y que, además, tengan utilidad en problemas del mundo real con relevancia comercial".

La competencia

Google no es la única en esta carrera frenética en la que está en juego la capacidad tecnológica y seguridad informática de potencias como Estados Unidos o China. Mientras que Estados Unidos apuesta por los avances de sus multinacionales como IBM o Microsoft y una inversión de 3.800 millones de dólares; China es la fuerza que más está invirtiendo con 15.300 millones de dólares, según detalla la consultora McKinsey & Company.

Hay mucho en juego, no solo avances en medicina, también la protección de códigos de cifrados que la computación cuántica tumbaría en segundos revelando grandes cantidades de datos e información que hasta ahora se pensaba que estaba segura.

Por su parte, IBM con su chip Heron R2, afirma haber alcanzado los 156 cúbits con el sistema de programación Qiskit que duplica la capacidad de ejecución que consiguieron hace un año. Esta multinacional se ha marcado en su hoja de ruta alcanzar la ventaja o utilidad cuántica para 2029. Para ello el siguiente paso es combinar dos chips Heron R2 en Quantum Flamingo. 

También Microsoft da pasos importantes, junto a Atom Computing ha anunciado este alo el récord del entrelazamiento robusto de 24 cúbits lógicos. Esto les lleva a adelantar para el próximo año un ordenador que supere la tecnología clásica.