Un nuevo tipo de computadora
Una computadora cuántica opera de manera fundamentalmente diferente a una computadora clásica.
En la computación clásica, un “bit” es un pequeño fragmento de información binaria, un uno o un cero.
Un “qubit” – o bit cuántico – es la versión más reciente de esa idea. A diferencia de los bits binarios, que son un escenario de o/o, los qubits utilizan la “superposición”, lo que les permite estar en varios estados al mismo tiempo.
Piensa en las dos opciones de lanzar una moneda: cara o cruz. Ahora imagina una moneda girando – en la que los dos estados parpadean al mismo tiempo. Eso es la superposición.
Y la superposición significa poder. Mucho poder.
Mientras que una computadora clásica requiere miles de pasos para resolver un problema difícil, una computadora cuántica puede realizar la misma tarea en tan solo dos o tres pasos.
Para poner esto en perspectiva, el Deep Blue de IBM logró vencer al campeón mundial Gary Kasparov en ajedrez, analizando 200 millones de jugadas por segundo.
Una máquina cuántica puede multiplicar eso por un billón o más.
Supremacía Cuántica de Google
Si una computadora cuántica es mucho más poderosa que una computadora clásica, el anuncio de la supremacía cuántica de Google representa un gran cambio para el futuro de la computación.
Usando una máquina llamada Sycamore con un chip compuesto por 53 qubits, el equipo de investigadores de Google logró ejecutar una tarea llamada muestreo de circuito aleatorio.
Esto implica ejecutar operaciones aleatorias en los qubits, “literalmente, como si el código del programa fuera elegido al azar”, según explicó el científico computacional Bill Fefferman, de la Universidad de Chicago.
Los valores de todos los qubits fueron medidos, todo el proceso se repitió varias veces y la distribución resultante no es aleatoria.
Al final, el Sycamore tardó 200 segundos en repetir el proceso de muestreo un millón de veces, mientras que una supercomputadora clásica de primer nivel tardaría unos 10.000 años en completar el mismo proceso.
Pero Google está lejos de estar solo en la carrera hacia la supremacía cuántica escalable…
La historia de Rigetti
El lugar más frío del universo se encuentra en la soleada California.
En las afueras de Berkeley, dentro de un gran almacén, cuelga un objeto que parece un gran cigarro blanco. Es un artilugio hecho por el hombre, un refrigerador criogénico de próxima generación enfriado a 0,003 Kelvin, o cerca del cero absoluto.
El tubo pertenece a Rigetti Computing, el siguiente competidor con el objetivo de construir computadoras cuánticas útiles.
La empresa comenzó en 2013, cuando un físico llamado Chad Rigetti decidió que las computadoras cuánticas estaban mucho más cerca del momento de lanzamiento de lo que muchos sospechaban, y que él quería ser quien llevara la tecnología hasta la línea de llegada.
En busca de su visión, Rigetti dejó un cómodo trabajo como investigador cuántico en IBM, recaudó más de US$ 119 millones en financiamiento y construyó el tubo más frío de la historia. Tras más de cincuenta solicitudes de patentes, Rigetti ahora fabrica circuitos cuánticos integrados directamente conectados a una computadora cuántica en la nube.
Uno de los aspectos más grandes y emocionantes de Rigetti, sin embargo, es su esfuerzo hacia la democratización de la computación cuántica.
Por el momento, si vas al sitio de Rigetti (www.rigetti.com), puedes descargar Forest, su kit de desarrollo cuántico. El kit ofrece una interfaz amigable con el mundo cuántico.
Con él, casi cualquier persona puede escribir un programa y ejecutarlo en la computadora de treinta y dos qubits de Rigetti. Hasta la fecha, ya se han ejecutado más de 120 millones de programas.
Y otras empresas están siguiendo rápidamente el ejemplo, ya que Microsoft, IBM y Google han lanzado servicios de nube cuántica.
Entonces, ¿dónde estamos ahora y hacia dónde vamos?
El anuncio de Google generó un gran revuelo en la comunidad de computación cuántica.
De hecho, la propia noción de “supremacía cuántica” está bajo escrutinio. La “supremacía” implica que las computadoras cuánticas reemplazarán a la computación tradicional, en lugar de servir como un complemento.
Por otro lado, otro término frecuentemente utilizado (propuesto por Rigetti) es “ventaja cuántica”. Según la empresa, este concepto se demuestra cuando un algoritmo ejecutado en una plataforma de computación cuántica “tiene un tiempo de solución más rápido, una solución de mejor calidad o un menor costo de computación clásica en comparación con el mejor algoritmo clásico”.
En ambos casos, la computación cuántica ofrece enormes ventajas cuantitativas sobre las computadoras clásicas en varios dominios problemáticos.
Para tener una idea de la escala: si todos los átomos del universo pudieran almacenar un poco de información, una computadora de ochenta qubits tendría más capacidad de almacenamiento de información que todos los átomos del universo.
Y ya las actuales computadoras cuánticas de vanguardia, incluyendo el Sycamore de Google y el Q53 de IBM, han alcanzado los 53 qubits.
Aún hoy, no tenemos una idea concreta de qué innovaciones pueden surgir cuando la computación cuántica madure a escala. Pero lo que sabemos es tentador.
Como la química y la física son procesos cuánticos, la computación en qubits dará inicio a lo que Simon Benjamin, de Oxford, llama “una era dorada del descubrimiento de nuevos materiales, nuevos productos químicos y nuevos medicamentos”.
Eliminará las actuales restricciones computacionales a la inteligencia artificial, transformará fundamentalmente la ciberseguridad y permitirá simular sistemas de complejidad sin precedentes.
Digamos que estás intentando crear un nuevo medicamento contra el cáncer. En lugar de construir un laboratorio húmedo a gran escala para explorar las propiedades de cientos de miles de compuestos en tubos de ensayo, podrás hacer gran parte de esa exploración dentro de una computadora”.
En otras palabras, la brecha entre la pregunta experimental y cualquier nueva solución – ya sea un nuevo fármaco, un material optimizado o un producto personalizado – está a punto de volverse mucho más pequeña.
Prepárate. La era de la computación cuántica democratizada, escalable y accesible en la nube está apenas comenzando.
Texto de Peter Diamandis