Google alcanza la supremacía cuántica con su procesador Sycamore: un hito histórico en la computación
Google ha hecho oficial lo que se llevaba rumoreando desde hacía meses: su procesador cuántico Sycamore ha logrado alcanzar la llamada supremacía cuántica. El anuncio se publicó el 23 de octubre de 2019 en la prestigiosa revista científica Nature y en el blog de Inteligencia Artificial de la compañía, confirmando un avance que marca un antes y un después en la carrera por desarrollar ordenadores cuánticos.
Según explicó Google, el logro se consiguió utilizando un procesador “superconductor programable”. La máquina realizó un cálculo concreto en aproximadamente 200 segundos (unos 3 minutos y 20 segundos). A partir de las mediciones del experimento, los investigadores determinaron que la supercomputadora clásica más potente del mundo en aquel momento tardaría alrededor de 10.000 años en producir un resultado similar.
¿Qué es la supremacía cuántica?
La supremacía cuántica (también llamada “ventaja cuántica”) se refiere al momento en el que un ordenador cuántico es capaz de resolver un problema específico de forma significativamente más rápida que el mejor superordenador clásico existente. No significa que los ordenadores cuánticos ya puedan hacer todo mejor, sino que, por primera vez, han demostrado una superioridad clara en una tarea concreta diseñada para ser extremadamente difícil para los sistemas tradicionales.
El procesador Sycamore de Google contaba con 54 qubits superconductores (aunque uno no funcionó correctamente, por lo que el experimento se realizó con 53 qubits). Estos qubits pueden existir en una superposición de estados (0 y 1 al mismo tiempo), lo que les permite explorar un espacio de cálculo enorme de forma simultánea. En este caso, el espacio de estados alcanzaba una dimensión de , es decir, más de 9 mil billones de posibilidades.
La tarea elegida consistió en el muestreo de circuitos cuánticos aleatorios (random circuit sampling): el procesador generaba y medía repetidamente el resultado de circuitos cuánticos complejos y aleatorios. Aunque esta operación no tiene una utilidad práctica inmediata, es extremadamente costosa de simular de forma clásica, lo que la convertía en una prueba ideal para demostrar la supremacía.
El significado del avance según Google
Aunque se trata de un hito sin precedentes, de momento no tiene aplicaciones prácticas directas. Sin embargo, los expertos consideran que este logro abre la puerta a futuros avances en campos como el aprendizaje automático, la criptografía, la optimización de problemas complejos y, sobre todo, la simulación de sistemas moleculares y químicos.
El CEO de Google, Sundar Pichai, comparó el experimento con el primer vuelo de los hermanos Wright:
“El primer avión voló solo durante 12 segundos, por lo que no hay una aplicación práctica de eso, pero mostró la posibilidad de que un avión pudiera volar”.
Pichai también destacó el potencial a largo plazo de esta tecnología:
“La verdadera emoción de la computación cuántica es que el universo funciona fundamentalmente de manera cuántica, por lo que podremos comprender mejor la naturaleza. Son los primeros días, pero donde la mecánica cuántica brilla es en la capacidad de simular moléculas y procesos moleculares, y creo que es donde será más fuerte”.
La respuesta de IBM y el debate científico
No todas las opiniones fueron favorables. IBM, una de las compañías que también lidera la investigación en computación cuántica, discrepó abiertamente con las conclusiones de Google. Según IBM, una simulación ideal de la misma tarea podría realizarse en un sistema clásico en tan solo 2,5 días y con mucha mayor fidelidad, utilizando técnicas de optimización y el aprovechamiento de la memoria de superordenadores como Summit.
Este contraargumento generó un intenso debate en la comunidad científica. Mientras Google defendía que su estimación de 10.000 años se basaba en los algoritmos clásicos conocidos en ese momento, IBM sostenía que existían formas más eficientes de abordar el problema. El intercambio evidenció la complejidad de definir con precisión cuándo se alcanza realmente la “supremacía” y puso de manifiesto la fuerte competencia entre las grandes tecnológicas en este campo.
Un primer paso hacia el futuro
El experimento de Sycamore no resolvió ningún problema útil del mundo real, pero demostró que es posible construir y controlar un sistema cuántico lo suficientemente grande y preciso como para superar a las máquinas clásicas en una tarea específica. Desde entonces, la investigación ha avanzado hacia procesadores con más qubits, mejores técnicas de corrección de errores y aplicaciones más cercanas a la realidad, como la simulación de moléculas o el diseño de nuevos materiales.
En definitiva, el anuncio de Google en 2019 se considera uno de los momentos más importantes de la historia de la computación. Al igual que el primer vuelo de los hermanos Wright no transformó de inmediato el transporte, sí demostró que volar era posible. De la misma manera, Sycamore demostró que la computación cuántica ha dejado de ser solo una promesa teórica para convertirse en una realidad experimental.
