Esta es la gran promesa de la computación cuántica: un millón de cúbits y corrección de errores durante esta década
Investigación

Esta es la gran promesa de la computación cuántica: un millón de cúbits y corrección de errores durante esta década

El desarrollo que ha experimentado la computación cuántica durante la última década es asombroso. Esta disciplina ya no es atractiva únicamente para los centros de investigación vinculados a algunas de las universidades más prestigiosas del planeta; los Gobiernos de Estados Unidos, China, Alemania, Francia, Australia, Reino Unido, India, Canadá o Rusia son algunos de los que han manifestado abiertamente el carácter estratégico que tiene para ellos la computación cuántica.

Sin embargo, buena parte de los mayores avances de los que estamos siendo testigos proceden de la empresa privada. Google, Intel, Honeywell o IBM son algunas de las compañías que están pujando para hacer posibles las innovaciones que exigen los desafíos que este paradigma de computación ha colocado delante de nosotros.

Los expertos están de acuerdo en que aún queda mucho por hacer, pero los dos mayores retos que es necesario superar para hacer posible la puesta a punto de los ordenadores cuánticos plenamente funcionales son la implementación de un sistema de corrección de errores que garantice que los resultados que leemos son los correctos, y también el escalado del número de cúbits. De hecho, ambos desafíos van de la mano.

Como nos explicó Ignacio Cirac, uno de los padres fundacionales de la computación cuántica, durante la conversación que mantuvimos con él en junio de 2021, «para abordar problemas simbólicos necesitaremos tener varios millones de cúbits. Probablemente, incluso, cientos de millones de cúbits. En estos momentos estamos hablando de cien cúbits, por lo que queda un camino largo por recorrer. Hay gente que dice que con 100 000 cúbits tal vez se pueda resolver algún problema específico, pero realmente hacen falta muchísimos cúbits».

A mediados de noviembre de 2021 IBM presentó Eagle, un procesador cuántico de 127 cúbits considerado el hardware de este tipo más avanzado disponible actualmente. El itinerario de esta compañía prevé que durante 2022 llegará Osprey, un chip cuántico de 433 cúbits, y en 2023 estará listo Condor, de 1121 cúbits. Sin embargo, la promesa más impactante no nos la ha hecho IBM; procede de la empresa canadiense Xanadu Quantum Technologies, que es la misma que esta semana ha anunciado (y demostrado) haber alcanzado la supremacía cuántica con su procesador fotónico Borealis.

Un millón de cúbits y corrección de errores antes de 2030

La trayectoria de Xanadu arrancó en 2016, pero lo que ha colocado a esta joven empresa en el centro del debate ha sido la publicación esta semana de un artículo en Nature en el que Jonathan Lavoie, su máximo responsable científico, y su equipo explican cómo han logrado alcanzar la supremacía cuántica empleando un procesador cuántico fotónico programable al que han bautizado como Borealis y que es capaz de operar a temperatura ambiental.

El equipo de Lavoie ha conseguido resolver en 36 microsegundos un problema en el que un superordenador clásico pertrechado con el mejor algoritmo disponible invertiría 9000 años

Como os explicamos en el artículo que dedicamos a este hito hace dos días, el equipo de Lavoie ha conseguido resolver en tan solo 36 microsegundos un problema en el que, según estos científicos, un superordenador clásico pertrechado con el mejor algoritmo disponible invertiría 9000 años. No obstante, esto no es todo.

Además, estos investigadores aseguran que su tecnología les ha permitido minimizar las imperfecciones de su hardware y alcanzar una ventaja computacional en tiempo de ejecución 50 millones de veces superior a la que han arrojado otros ordenadores que también recurren a procesadores cuánticos fotónicos.

Todo lo que explican en su artículo de Nature es muy prometedor, pero no cabe duda de que lo más sorprendente es el objetivo que guía los pasos de Lavoie y su equipo: tener listo antes de que acabe esta década un ordenador cuántico de un millón de cúbits dotado de la capacidad de enmendar sus propios errores. Ahí es nada.

Como nos explicó Ignacio Cirac, un hardware cuántico de estas características probablemente nos permitiría resolver algunos problemas simbólicos y nos colocaría mucho más cerca de los ordenadores cuánticos plenamente funcionales.

Una de las mayores bazas a favor del equipo científico de Xanadu consiste en que su procesador cuántico fotónico puede fabricarse utilizando la misma tecnología fotolitográfica empleada en la producción de los chips que residen en el interior de nuestros ordenadores y smartphones, lo que abre de par en par la puerta a su fabricación en masa.

Si todo sale como han previsto nada les impedirá continuar escalando su hardware cuántico más allá del millón de cúbits

No obstante, lo más interesante es la estrategia que el equipo liderado por Lavoie ha ideado para hacer posible el escalado de su hardware cuántico hasta que sea capaz de aglutinar, según estos técnicos, un millón de cúbits. Lo que persigue es, a grandes rasgos, interconectar sus procesadores cuánticos empleando una red de fibra óptica con el propósito de que puedan intercambiar información cuántica y enfrentarse a un mismo problema de una forma coordinada.

La ventaja más evidente que pone encima de la mesa este enfoque consiste en que, si todo sale como los investigadores de Xanadu han previsto, nada les impedirá continuar escalando su hardware cuántico más allá del millón de cúbits.

Si llega este hito podemos estar razonablemente seguros de que los ordenadores cuánticos plenamente funcionales nos esperarán a la vuelta de la esquina. Mientras tanto tendremos que conformarnos observando cómo los prototipos de ordenadores cuánticos que tenemos actualmente siguen mejorando con un ritmo que hace solo unos años nos habría parecido inasumible.

Imagen de portada: Xanadu

Más información: Nature | Xanadu

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