Recientemente Google presentó Google Willow, su procesador cuántico de última generación con mejoras en rendimiento y corrección de errores, con el objetivo de allanar el camino hacia una computación cuántica útil y a gran escala, la próxima frontera en la que las grandes compañías están a la carrera.
El nuevo chip Google Willow, el más avanzado hasta la fecha, fue creado en las nuevas instalaciones de fabricación de Google en Santa Bárbara, construidas desde cero para la fabricación de chips cuánticos. Google optimizó varios apartados clave, incluida la arquitectura del chip, la fabricación, el desarrollo de puertas, la calibración y otros, para lograr un mejor rendimiento y ser capaces de ir resolviendo problemas de base que afectan a esta tecnología, como los factores de interferencia que influyen en la capacidad de control y la fiabilidad de los qubits, tales como defectos de la temperatura, el electromagnetismo y el material utilizado.
“El chip Willow es un gran paso en un viaje que comenzó hace más de 10 años”, describe el fundador y director de Google Quantum IA, Hartmut Neven, en el anuncio de una investigación que firma junto a otros ingenieros en la revista Nature.
El nuevo procesador de 105 qubits destaca por haber sido capaz de realizar en unos cinco minutos una tarea de referencia que el superordenador Frontier, uno de los más rápidos del mundo, le llevaría 10 mil trillones de años, es de decir 1025 años, en completar. El científico habla de diferencias abismales entre ellos. “Se trata de un alucinante número que excede las escalas de tiempo conocidas en física y enormemente la edad del universo”, dice Neven.
Esto se llevó a cabo mediante una prueba de referencia de muestreo aleatorio de circuitos (RCS), el benchmark más exigente que puede ejecutarse hoy en día en un ordenador cuántico, en el que se verifica si un ordenador cuántico es capaz de hacer algo que no se puede hacer con un ordenador clásico.
Además, los investigadores de Google también destacan la corrección de errores del chip y la capacidad de reducirlos exponencialmente a medida que va usando más qubits. “Hoy, en Nature, publicamos resultados que muestran que cuantos más qubits utilizamos en Willow, más reducimos los errores y más cuántico se vuelve el sistema”, asegura el director de Google Quantum IA. Con ello, se abre una vía para resolver el problema de la corrección de errores cuánticos, que está sobre la mesa desde hace cerca de treinta años, y que se debe a que los cúbits tienen tendencia a intercambiar información rápidamente con su entorno, lo que hace difícil proteger la información necesaria para completar un cálculo. Típicamente, cuantos más cúbits se utilizan, más errores se producen, hasta el punto de que el sistema se vuelve clásico en vez de cuántico. Asimismo, esto es uno de los primeros ejemplos convincentes de corrección de errores en tiempo real en un sistema cuántico superconductor, lo cual es algo esencial para cualquier computación práctica, ya que si no somos capaces de corregir los errores con la rapidez suficiente, el cálculo se arruinaría antes de finalizarlo.
Todo esto supone una señal clara de que es posible construir ordenadores cuánticos funcionales muy grandes. Gopgle Willow nos acerca a un punto en el que podríamos ejecutar algoritmos prácticos y con relevancia comercial que no pueden replicarse en ordenadores convencionales.
Así pues, en cuanto a las posibles aplicaciones prácticas de Google Willow tendríamos:
- Diseño de reactores de fusión nuclear, facilitando simulaciones complejas que podrían acelerar el desarrollo de esta prometedora fuente de energía limpia.
- Desarrollo de medicamentos y fármacos, permitiendo entender mejor las interacciones moleculares y acelerar la creación de tratamientos efectivos.
- Mejoras en baterías, optimizando su diseño para vehículos eléctricos y otras aplicaciones.
- Resolución de problemas matemáticos complejos, que podrían transformar la investigación científica y tecnológica.
No obstante, Hartmut Neven advierte que el uso comercial de computadoras cuánticas a gran escala aún está a años de distancia, posiblemente a finales de la década. De momento, el próximo reto en nuestro campo es hacer un primer cálculo “práctico, más allá del límite clásico” utilizando los chips cuánticos actuales, que tenga relevancia para una aplicación del mundo real.
“Es emocionante, no solo por el momento actual, sino por hacia dónde vamos. Dentro de Google Research, nuestro equipo ha trazado una hoja de ruta a largo plazo y, con Google Willow, hemos cubierto una etapa significativa hacia la puesta a punto de aplicaciones comercialmente relevantes”, indican los investigadores de Google.
Fuentes: Google Blog España y MuyComputerPro
