En 2019, Google dio un gran salto en la historia de la computación cuántica cuando su computadora cuántica completó un cálculo de referencia en solo 200 segundos, una tarea que habría llevado 10,000 años a la supercomputadora más rápida del mundo en ese momento. En 2024, Google había vuelto a ejecutar el experimento en su último chip, Willow, y los resultados fueron asombrosos. El tiempo que le tomaría a una supercomputadora clásica emular o simular los últimos puntos de referencia que se pueden ejecutar en los procesadores cuánticos de Google ha crecido exponencialmente de 10,000 años en 2019 a unos asombrosos 10 septillones de años en el chip Willow.
Este video es de Inteligencia artificial cuántica de Google.
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Este logro pone de relieve el doble crecimiento exponencial de la potencia de cálculo y la superioridad de la computación cuántica. A pesar de que el hardware de Google todavía comete una buena cantidad de errores y necesita ser ejecutado numerosas veces para extraer una señal utilizable, puede hacerlo en apenas unos minutos. Se trata de un tiempo notablemente corto en comparación con los recursos necesarios para realizar la misma simulación en una máquina clásica.
La supremacía cuántica, un término popularizado por el físico teórico John Preskill, es el concepto que se encuentra en el centro de este avance. Se trata de la validación experimental de la promesa de los ordenadores cuánticos, la idea de que pueden superar a los ordenadores clásicos. Google utiliza un parámetro denominado muestreo aleatorio de circuitos para comparar sus últimos procesadores cuánticos experimentales con los mejores algoritmos clásicos que se ejecutan en los superordenadores más avanzados.
A pesar de su falta de aplicaciones prácticas, el muestreo aleatorio de circuitos constituye un hito importante. Si los ordenadores cuánticos no pueden superar a los ordenadores clásicos en el muestreo aleatorio de circuitos, no podrán hacerlo en ningún otro algoritmo. El reto de cara al futuro es aprovechar esta inmensa potencia computacional para tareas que tienen un impacto directo en la vida cotidiana.
Desde 2019, se han producido dos avances importantes. En primer lugar, los algoritmos clásicos han mejorado en aproximadamente un factor de mil millones, gracias al extenso trabajo de una comunidad de científicos informáticos. En segundo lugar, nuestros procesadores cuánticos han mejorado aún más rápido. Estos sistemas no solo tienen más cúbits, sino que también tienen cúbits de mayor calidad. Como resultado, cálculos que eran imposibles hace cinco años ahora están a nuestro alcance.
El coste computacional aumenta exponencialmente con el número de cúbits o, más específicamente, con lo que se conoce como volumen. Sin embargo, el volumen también aumenta exponencialmente a medida que las tasas de error disminuyen con el tiempo. Este aumento exponencial doble del coste computacional a lo largo del tiempo es lo que se conoce como la Ley de Neven.
El próximo hito de Google es demostrar una mejora en la corrección de errores en sus procesadores cuánticos experimentales. Esto es crucial, ya que existe una competencia constante entre el ruido del sistema y la potencia computacional en la computación cuántica. Es una carrera a tres bandas entre el ordenador cuántico, el ordenador clásico y el ruido del sistema.
Google ha trazado una hoja de ruta para lograr ordenadores cuánticos que puedan ofrecer valor comercial, que está vinculada a un ordenador con mil cúbits lógicos bien protegidos o alrededor de un millón de cúbits físicos. Se han identificado seis hitos y Google se está acercando actualmente al tercero.
Si bien el camino hacia la supremacía cuántica es desafiante, hay una sensación de optimismo. Si se analizan los avances hasta la fecha, se prevé que veremos las primeras aplicaciones comerciales de la computación cuántica en los próximos años, en lugar de en varias décadas. Este optimismo alimenta el impulso hacia la consecución de grandes logros en el campo de la computación cuántica.
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