Google lanza su primer algoritmo cuántico Quantum Echoes

La noticia es esta: Google ha anunciado una investigación en la revista Nature que demuestra “por primera vez en la historia”, como ha destacado la compañía en un comunicado de prensa, que un ordenador cuántico puede ejecutar con éxito un algoritmo verificable en hardware, “superando incluso a los superordenadores clásicos más rápidos”.

El anuncio

Google ha recalcado que este anuncio es fruto de décadas de trabajo y seis años de grandes avances.

Primero, en 2019, “demostramos que un ordenador cuántico podía resolver un problema que llevaría miles de años al superordenador clásico más rápido”. Después, a finales de 2024, “nuestro nuevo chip cuántico Willow demostró cómo reducir drásticamente los errores, resolviendo un problema importante que había desafiado a los científicos durante casi 30 años”.

El analista principal de Foundry Fernando Maldonado lo resume con estas palabras: “Primero vino la supremacía cuántica, luego un falso anuncio de su ventaja. Ahora, Google vuelve a anunciar, bajo la mirada escéptica de la comunidad científica, que esta vez sí hay ventaja cuántica. De confirmarse, la próxima estación sería la utilidad cuántica”.

¿En qué consiste dicha utilidad? Maldonado lo ha explicado con estas palabras: “Se trata de una aplicación práctica y verificable de la computación cuántica en problemas del mundo real, que justifica el coste de su implementación. Generalmente se alcanza mediante estrategias híbridas, combinando procesadores cuánticos y clásicos, y se emplea en optimización, simulación o tareas industriales específicas”.

Lo que Google ha publicado en Nature es “un gran avance algorítmico que marca un paso significativo hacia una primera aplicación en el mundo real”. Ni más ni menos que “la primera demostración de una ventaja cuántica verificable ejecutando el algoritmo de correlacionador temporal desordenado (OTOC), al que llamamos “Quantum Echoes”, según se puede leer en el comunicado.

Para empezar, el hiperescalar ha explicado que Quantum Echoes es útil para aprender la estructura de los sistemas en la naturaleza, desde las moléculas hasta los imanes y los agujeros negros. “Hemos demostrado que se ejecuta 13.000 veces más rápido en Willow que el mejor algoritmo clásico en uno de los superordenadores más rápidos del mundo”.

En consecuencia, tal y como se puede leer en el comunicado, “es la primera vez en la historia que un ordenador cuántico ha ejecutado con éxito un algoritmo verificable que supera la capacidad de los superordenadores. La verificabilidad cuántica significa que el resultado se puede repetir en nuestro ordenador cuántico (o en cualquier otro del mismo calibre) para obtener la misma respuesta y confirmar el resultado. Esta computación repetible y más allá de la clásica es la base de la verificación escalable, lo que hace que los ordenadores cuánticos estén más cerca de convertirse en herramientas para aplicaciones prácticas”.

¿Qué supone dicho algoritmo? “Representa un nuevo tipo de desafío porque modela un experimento físico”, ha especificado Google en el comunicado, para añadir: “Esto significa que este algoritmo no solo evalúa la complejidad, sino también la precisión del cálculo final. Por eso lo llamamos “verificable cuánticamente”, lo que significa que el resultado se puede comparar y verificar con otra computadora cuántica de calidad similar. Para ofrecer precisión y complejidad, el hardware debe tener dos características clave: tasas de error extremadamente bajas y operaciones de alta velocidad”.

Vía libre para los ordenadores cuánticos

Que están al caer. Como ha reconocido Google en el mencionado comunicado, “serán fundamentales para modelizar fenómenos de la mecánica cuántica, como las interacciones de átomos y partículas, y la estructura (o forma) de las moléculas”.

Según sostiene la compañía, una de las herramientas que usan los científicos para entender la estructura química es la resonancia magnética nuclear (RMN), la misma ciencia que hay detrás de la tecnología de la resonancia magnética.

“La RMN actúa como un microscopio molecular lo suficientemente potente como para permitirnos ver la posición relativa de los átomos, lo que nos ayuda a comprender la estructura de una molécula. Modelar la forma y la dinámica de las moléculas es fundamental en química, biología y ciencia de los materiales, y los avances que nos ayudan a hacerlo mejor sustentan el progreso en campos que van desde la biotecnología hasta la energía solar y la fusión nuclear”, ha detallado en el comunicado.

La “validación crucial” del enfoque de Google es resultado de un experimento de prueba de concepto en colaboración con la Universidad de California en Berkeley. En dicho experimento se procedió a ejecutar el algoritmo Quantum Echoes en el chip Willow para estudiar dos moléculas, una con 15 átomos y otra con 28, y así verificar este enfoque.

“Los resultados de nuestro ordenador cuántico coincidieron con los de la RMN tradicional y revelaron información que normalmente no se puede obtener con esta técnica, lo que supone una validación crucial de nuestro enfoque”, ha destacado en el comunicado.

De ahí que, como también han reconocido, “al igual que el telescopio y el microscopio abrieron nuevos mundos que no se habían visto antes, este experimento es un paso hacia un “cuantoscopio” capaz de medir fenómenos naturales que antes no se podían observar. La RMN mejorada con computación cuántica podría convertirse en una herramienta muy útil para el descubrimiento de fármacos, ya que ayudaría a determinar cómo se unen los posibles medicamentos a sus objetivos. También podría usarse en la ciencia de los materiales para caracterizar la estructura molecular de nuevos materiales, como polímeros, componentes de baterías o incluso los materiales que componen nuestros bits cuánticos (cúbits)”.

Pasos siguientes

En consecuencia, desde Google han destacado que este avance supone “la primera ventaja cuántica verificable con nuestro algoritmo Quantum Echoes”, que “marca un paso significativo hacia las primeras aplicaciones reales de la computación cuántica”.

Y la cosa no acaba aquí: “A medida que nos acerquemos a un ordenador cuántico a gran escala y con corrección de errores —se explica en el comunicado—, esperamos que se inventen muchas más aplicaciones útiles en el mundo real”.

Ahora, el siguiente paso de Google será centrarse en “alcanzar el hito 3 de nuestra hoja de ruta de hardware cuántico: un cúbito lógico de larga duración”.

(computerworld.es)

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