¿Qué es la "supremacía cuántica" que habría alcanzado Google y cómo cambiará nuestras vidas?

El pasado mes de septiembre se filtró el borrador de un artículo científico en el que Google aseguraba haber alcanzado la "supremacía cuántica" en uno de sus superordenadores. El documento, que apareció en una web de la NASA, desapareció al poco tiempo de difundirse su contenido, alimentando las dudas acerca de la veracidad del descubrimiento. Varias semanas después, el texto definitivo ha sido publicado oficialmente en la revista Nature, dejando claro que Google no iba de farol.

¿En qué consiste la "supremacía cuántica"?

Para comprender la trascendencia de este hito tecnológico, es necesario conocer el origen del concepto de "supremacía cuántica". El físico John Preskill acuñó este término en 2012 para definir el momento en el que "sistemas cuánticos controlados puedan ejecutar tareas que sobrepasen lo que se puede hacer en el mundo clásico". Dicho de otro modo, este punto de inflexión se alcanzaría en cuanto un ordenador cuántico fuera capaz de llevar a cabo operaciones imposibles de realizar en ordenadores convencionales.

¿Qué diferencia existe entre un ordenador convencional y uno cuántico? La principal diferencia entre ambos tipos de sistemas consiste en la unidad mínima que utilizan para almacenar la información:

• En la computación clásica se utilizan los bits, dígitos binarios que pueden representar dos posibles valores, generalmente representados como 0 y 1. De esta forma, dos bits podrían almacenar hasta cuatro valores distintos: 00, 01, 10 y 11. A mayor número de bits, mayor será la cantidad de información que se pueda almacenar.

• En la computación cuántica se emplean los cúbits, también llamados qubits o bit cuánticos, que conforman la unidad mínima de información cuántica. Al igual que un bit, un cúbit puede tener el valor de 0 y de 1, pero además tiene la capacidad de existir como ambos valores al mismo tiempo. Esta superposición de estados permite que un cúbit pueda albergar muchísima más información que un bit y al mismo tiempo hace posibles nuevas operaciones lógicas que no se podrían realizar en la computación clásica.

Las posibilidades teóricas de la computación cuántica son enormes, pero la dificultad para trabajar con sistemas de cúbits había impedido que ningún ordenador cuántico superase en velocidad a los mejores superordenadores convencionales. Es decir, aún no se había alcanzado la "supremacía cuántica". Hasta ahora. Google asegura haber pasado ya el Rubicón.

¿En qué ha consistido el experimento de Google?

El texto publicado en la revista Nature explica cómo se habría logrado la "supremacía cuántica" mediante el uso de un procesador de 53 cúbits, que Google ha bautizado como Sycamore. Este procesador sería capaz de simular un circuito cuántico hasta un millón de veces en tan solo 200 segundos. Según los autores de la publicación, un superordenador clásico tardaría aproximadamente 10.000 años en realizar la misma tarea.

¿Por qué es importante este hallazgo? Se trataría del primer ejemplo real y no teórico de "supremacía cuántica". Para lograr este hito, el equipo de Google ha tenido que superar dos obstáculos:

• La corrección de errores: La computación cuántica es tan compleja que resulta extremadamente difícil predecir los resultados de la ejecución de una tarea concreta. Mediante el uso de la probabilidad, los ingenieros de Google elaboraron un sofisticado sistema de corrección de errores que les ha permitido realizar operaciones de varios cúbits con un alto grado de fidelidad.

• La identificación de la tarea idónea: El primer paso para demostrar la "supremacía cuántica" era encontrar una operación que tan solo un ordenador cuántico pudiera llevar a cabo. Finalmente se optó por simular circuitos cuánticos mediante variantes de una operación matemática conocida como algoritmo de Schrödinger. A continuación, se comparó el rendimiento del procesador Sycamore con el del superordenador Summit, considerado el más potente del mundo. La tarea en el supercomputador clásico conllevaría tanto tiempo que se consideró que, a efectos prácticos, no era capaz de realizarla.

IBM refuta el hallazgo de Google

Al poco tiempo de darse a conocer los resultados del experimento con el procesador Sycamore, IBM se ha apresurado a poner en duda el alcance real del hito logrado por su competidor. En el blog de IBM Research, la compañía ha defendido que la "supremacía cuántica" no se habría logrado aún, al menos según los datos aportados por Google.

El fallo del experimento de Google, según IBM: La tarea llevada a cabo por el procesador Sycamore no tardaría 10.000 años en realizarse en un ordenador convencional, tal y como afirman los autores del experimento. Los investigadores de IBM aseguran que, utilizando los avances tecnológicos disponibles en la actualidad, sería posible ejecutar la misma operación en tan solo dos días y medio, y con una mayor fidelidad.

En opinión de los firmantes del texto de IBM, "el experimento de Google es una demostración excelente del progreso de la computación cuántica [...], pero no se debería considerar una prueba de que los ordenadores cuánticos hayan superado a los ordenadores clásicos".

¿Por qué es polémico el concepto de "supremacía cuántica"?

Más allá de este experimento en concreto, la utilización cada vez más frecuente del término "supremacía cuántica" ha despertado suspicacias por parte de la comunidad científica. El propio John Preskill, el primero en utilizar este concepto, ha tenido que explicarse públicamente para salir al paso de las críticas. Lejos de defender el nombre escogido por él mismo, ha admitido que el término presentaba dos problemas fundamentales:

• ¿Un término racista? Por simple parecido fonético, resulta fácil establecer un paralelismo con la "supremacía blanca", un concepto muy presente en el día a día del mundo anglosajón. Preskill reconoce que la "supremacía cuántica" le recuerda a una "postura política repugnante".

• ¿Un concepto sobrevalorado? Preskill considera exagerado el eco mediático de los avances en computación cuántica. En este sentido, el éxito del término "supremacía cuántica" podría no deberse tanto a su relevancia científica, sino a su potencial como reclamo de márketing. El simple hecho de hablar de "alcanzar la supremacía" resulta atractivo para ciertas empresas tecnológicas, ya que les serviría para mostrarse por encima de sus rivales.

¿Cómo cambiará la "supremacía cuántica" nuestras vidas?

Probablemente se tarde en encontrar aplicaciones prácticas para los dispositivos cuánticos más avanzados. La posibilidad de simular circuitos cuánticos podría facilitar el diseño de nuevos compuestos químicos y materiales. Otros usos probables de esta nueva tecnología podrían plantearse en el campo de la inteligencia artificial y del aprendizaje de las máquinas.

A pesar de estas posibilidades teóricas, la cruda realidad es que, a pesar de los esfuerzos de las compañías tecnológicas, un superordenador cuántico a día de hoy no es capaz de hacer nada verdaderamente útil. El propio John Preskill confiesa que "los ordenadores cuánticos tendrán un efecto transformador en la sociedad, pero aún podrían quedar décadas para llegar a este punto".

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