¿Para qué sirve en realidad una computadora cuántica?

La revista Nature publicó este miércoles (25.10.2019) un gran avance: el equipo de investigación dirigido por John Martinis de la Universidad de California, en Santa Bárbara, superó a la supercomputadora más grande del mundo con una computadora cuántica. Esta resolvió una tarea en 200 segundos: una supercomputadora convencional hubiera necesitado 10.000 años. Google, en cambio, duda de dicha hazaña.

Bits y qubits

Nuestro mundo informatizado es digital. Esto significa que consta de dígitos binarios, los llamados bits. En la práctica, representar un solo valor específico, 0 ó 1. En la física cuántica es mucho más complicado. Hay qubits, bits cuánticos. Estos no solo pueden representar ambos estados, es decir, 0 y 1 al mismo tiempo, sino también todos los estados intermedios.

Para que se entienda mejor. Imagínese que un qubit es una moneda: con un bit digital de cara o cruz hacia arriba, es decir, 0 ó 1. Con el qubit, la moneda gira sobre la mesa y no se puede ver si ha salido cara o cruz.

Entrelazamiento cuántico

Ya Albert Einstein planteó este principio junto a Boris Podolsky y Nathan Rosen. Dos sistemas cuánticos (los qubits) están correlacionados en sus estados, por lo que tienen el mismo estado, pero solo mientras este no se defina. Retomando el ejemplo de la moneda, es el caso de dos monedas que rotan al mismo tiempo, independientemente de la distancia, tienen el mismo estado. En el momento en que la moneda caiga a un lado y muestre cara o cruz, entonces se rompería el entrelazamiento cuántico.

Debido a que los qubits pueden adoptar varios estados simultáneamente, entrelazamiento cuántico y superposición, son capaces de realizar más cálculos que los bits convencionales.

En la práctica, sin embargo, es diferente: esto solo funciona si todas las demás condiciones son correctas, es decir, el entrelazamiento cuántico entre los qubits tiene que ser correcto. La tasa de error debe ser mínima. Cualquier interferencia puede perturbar al ordenador. El desafío para los desarrolladores no es solo aportar más y más qubits al chip, sino también mantener la precisión. Para esto Google ha desarrollado su propia sistema de corrección de errores. El gigante de Internet afirma lograr una precisión de operaciones computacionales del 99,99 por ciento.

Construcción de un ordenador cuántico

A primera vista, una computadora cuántica parece una enorme lámpara de araña hecha de tubos y alambres de cobre, la estructura exterior.

En su núcleo hay un chip superconductor, en el que los qubits están dispuestos como en un tablero de ajedrez. En la computadora cuántica de Google hay 54 qubits, uno de los cuales, sin embargo, no funcionó.

El chip superconductor se encuentra bajo un frío extremo. Los chips deben enfriarse hasta aproximadamente la temperatura cero absoluta. Esto solo se puede lograr sumergiendo toda la computadora cuántica en un tanque de helio licuado.

¿Sustituirán a los ordenadores convencionales?

Los ordenadores cuánticos no sustituirán a los convencionales, porque no son siempre necesarios. Pero hasta el momento, no es previsible si las computadoras cuánticas, que ya existen ahora, puedan asumir tareas útiles que ya están realizando las supercomputadoras.

Hasta ahora, no se ha podido demostrar que una computadora cuántica pueda funcionar de manera estable durante horas, días e incluso años. Además, los programadores actualmente usan programas únicamente para realizar pruebas con este tipo de computadoras, pero no para resolver otras tareas globales más allá de la mecánica cuántica. Y eso probablemente seguirá siendo así durante las próximas décadas.

(rmr/jov)

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