¿Qué significa el salto sin precedentes en la computación cuántica que anunció Google?

Un equipo de investigadores creó un procesador, llamado Sycamore, capaz de realizar en 200 segundos un cálculo que a una supercalculadora le hubiera llevado "unos 10.000 años".

Un equipo de investigadores de Google logró crear un procesador, llamado Sycamore, capaz de realizar en 200 segundos un cálculo que una supercalculadora "clásica" le hubiera llevado "unos 10.000 años".

El estudio, que se filtró en septiembre por error, fue publicado en la revista Nature. Había sido brevemente difundido en el portal de la Nasa, y revelado a continuación por el Financial Times el 21 de septiembre, aunque luego lo retiró.

"Esta aceleración fenomenal, comparada con todos los algoritmos clásicos conocidos, es una experimentación de la supremacía cuántica", explican los investigadores en Nature. El cálculo, específico para esta prueba, es según ellos una "etapa en el camino" del ordenador cuántico universal, muy esperado en el mundo de la informática.

Sycamore logró hacer funcionar un programa con 53 cúbits, la unidad mínima de la informática cuántica. Al contrario de lo que ocurre con los bits de los ordenadores clásicos, que sólo pueden encontrarse en dos estados, 0 ó 1, los cúbits pueden encontrarse en varios estados a la vez.

Los científicos y, particularmente aquellos que se dedican al estudio de la física, han hablado de la computación cuántica desde hace más de 30 años. Pero, ¿es esta disciplina un tema exclusivo de físicos? La realidad es que la aplicabilidad de la computación cuántica puede ser tan valiosa en campos relacionados al medio ambiente o la salud, que entender su funcionamiento resulta de interés general. Entonces, ¿qué es la computación cuántica? y, ¿para qué sirve?

5 cosas básicas para saber de la computación cuántica

  1. Back to basics, definiendo la computación cuántica: El mundo de la física y mecánica cuántica no es nuevo, de hecho, este tema fue abordado por científicos tan reconocidos como Albert Einstein. Con computación cuántica, nos referimos al tipo de computación que aplica la lógica o los principios de la mecánica cuántica a la informática para procesar grandes cantidades o volúmenes de información y que permite resolver problemas de manera veloz.
  2. De los bits a los cúbits: Lo primero que hay que entender cuando se habla de computación cuántica es el término “cúbit”. Partiendo de lo conocido, es importante mencionar que el funcionamiento de un computador clásico se encuentra basado en modelos de información llamados “bits”, que es la unidad de información que sirve de base para los algoritmos y que representan un dígito entre dos posibilidades (0 y 1, sistema binario). En la computación cuántica las unidades de información se denominan “cúbits” y, a diferencia de la tradicional, pueden representar los dígitos 0 o 1, pero también la combinación de esos valores a la vez, lo que quiere decir que pueden llegar a tener una identidad más fluída, que les permite alcanzar estados de superposición o entrelazamiento -como por ejemplo sucede con los átomos- que se traducen en un mayor alcance de procesamiento de información. De allí, el potencial que tienen los procesadores cuánticos para realizar cálculos en tiempos más reducidos que los tradicionales.
  3. Adiós a la dualidad de estados: Como se mencionó anteriormente, los cúbits pueden llegar a presentar varios estados, según los principios expuestos en la mecánica cuántica. Entre ellos, los más importantes son el de superposición, que describe cómo una partícula puede estar en diferentes estados a la vez (esto es, representar 0 y 1 al mismo tiempo), y el de entrelazamiento, no tan común, que hace referencia a que partículas separadas pueden estar correlacionadas y, al interactuar con una, la otra adquiere su estado. La superposición es útil porque permite ejecutar más de un cómputo a la vez brindando la posibilidad de realizar cálculos complejos en un corto periodo de tiempo.
  4. Entre módulos, puertas y transistores: Los chips de computadoras están compuestos por diferentes elementos. El primero de ellos son los módulos, que, a su vez, contienen puertas lógicas donde funcionan los transistores. El transistor es la forma más simple de procesar datos en computadoras y funciona como un interruptor que controla la entrada de información. En un computador clásico, la información se encuentra compuesta por bits. Los transistores se agrupan para conformar puertas lógicas y, estas a su vez, desarrollan módulos que permiten a los computadores resolver problemas. Una puerta lógica normal consigue un set de entradas simples y produce una salida definida. En la computación cuántica, una computadora cuántica configura algunos cúbits, hace que las puertas cuánticas los enlacen y manipula probabilidades, obteniendo como salida superposiciones de una secuencia de ceros y unos, que permiten realizar grandes cálculos de manera simultánea.
  5. Más allá de lo técnico: La aplicabilidad de las tecnologías cuánticas puede llegar a ser muy valiosa. Entre las áreas de aplicación que más se destacan se encuentran la química, en las que las tecnologías cuánticas permitirán realizar modelos o simulaciones moleculares más complejas que, a su vez, podrían llevar al descubrimiento de nuevas medicinas; servicios financieros a través de modelaciones de datos financieros e inversiones a gran escala, inteligencia artificial haciendo uso del aprendizaje automático cuando el flujo de datos comprenda grandes volúmenes, ciberseguridad, entre otros.

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