Una computadora cuántica puede haber resuelto un problema en minutos que tomaría más de 10 a la supercomputadora convencional más rápida, 000 años. Un borrador de un documento de los investigadores de Google que expone el logro filtrado en los últimos días, desencadenando una avalancha de cobertura de noticias y especulación.

Si bien la investigación aún no ha sido revisada por pares (se espera que la versión final del artículo aparezca pronto), si todo se verifica, representaría "el primer cálculo que solo se puede realizar en un procesador cuántico".

Eso suena impresionante ¿Pero, qué significa?

Computación cuántica:los fundamentos

Para entender por qué las computadoras cuánticas son tan importantes, tenemos que volver a lo convencional, o digital, ordenadores.

Una computadora es un dispositivo que toma una entrada, lleva a cabo una secuencia de instrucciones, y produce una salida. En una computadora digital, estas entradas, las instrucciones y salidas son todas secuencias de unos y ceros (llamados individualmente bits).

Una computadora cuántica hace lo mismo, pero usa cuántico bits o qubits. Donde un bit toma solo uno de dos valores (1 o 0), un qubit utiliza las complejas matemáticas de la mecánica cuántica, proporcionando un conjunto más rico de posibilidades.

La construcción de computadoras cuánticas requiere una ingeniería fenomenal. Deben estar aislados para garantizar que nada interfiera con los delicados estados cuánticos de los qubits. Es por eso que se mantienen en cámaras de vacío que contienen menos partículas que el espacio exterior, o en refrigeradores más fríos que cualquier cosa en el universo.

Pero al mismo tiempo, necesitas una forma de interactuar con los qubits para llevar a cabo instrucciones sobre ellos. La dificultad de este acto de equilibrio significa que el tamaño de las computadoras cuánticas ha crecido lentamente.

Sin embargo, a medida que crece el número de qubits conectados entre sí en una computadora cuántica, se vuelve exponencialmente más complicado imitar su comportamiento con una computadora digital. Agregar un solo qubit a su computadora cuántica podría duplicar la cantidad de tiempo que le tomaría a una computadora digital realizar cálculos equivalentes.

Para cuando se alcanzan los 53 qubits (esa es la cantidad que hay en el chip Sycamore utilizado por los investigadores de Google), la computadora cuántica puede realizar rápidamente cálculos que llevarían miles de años a nuestras computadoras digitales más grandes (grupos de supercomputación).

¿Qué es la supremacía cuántica?

Las computadoras cuánticas no serán más rápidas que las computadoras digitales para todo. Sabemos que serán buenos factorizando grandes números (lo cual es una mala noticia para la seguridad en línea) y simulando algunos sistemas físicos como moléculas complejas (lo cual es una buena noticia para la investigación médica). Pero en muchos casos no tendrán ninguna ventaja, y los investigadores todavía están calculando exactamente qué tipo de cálculos pueden acelerar y en qué medida.

La supremacía cuántica fue el nombre que se le dio al punto hipotético en el que una computadora cuántica podría realizar un cálculo que ninguna computadora digital concebible podría realizar en un período de tiempo razonable.

Los investigadores de Google ahora parecen haber realizado tal cálculo, aunque el cálculo en sí es a primera vista aburrido.

La tarea consiste en ejecutar una secuencia de instrucciones aleatorias en la computadora cuántica, luego muestra el resultado de mirar sus qubits. Para un número suficientemente grande de instrucciones, esto se vuelve muy difícil de imitar con una computadora digital.

Computadoras cuánticas útiles aún no están a la vista

La idea de la supremacía cuántica es popular porque es un hito comprensible:una moneda valiosa en el área altamente competitiva de la investigación de la computación cuántica.

El logro de Google es técnicamente impresionante porque requería una capacidad de programación completa en el chip de 53 qubit. Pero la tarea realizada fue diseñada específicamente para demostrar la supremacía cuántica, y nada más. No se sabe si un dispositivo de este tipo puede realizar otros cálculos que una computadora digital no pueda realizar. En otras palabras, esto no indica la llegada de la computación cuántica.

Una computadora cuántica de propósito general utilizable necesitará ser mucho más grande. En lugar de 53 qubits, requerirá millones. (Estrictamente hablando, requerirá miles de qubits casi libres de errores, pero producirlos involucrará millones de qubits ruidosos como los del dispositivo de Google).

La computación cuántica ubicua todavía está lo suficientemente lejos como para intentar predecir cuándo ocurrirá y para qué tareas útiles se usará eventualmente es una receta para la vergüenza porque la historia nos enseña que las aplicaciones imprevistas florecerán a medida que el acceso a nuevas herramientas esté disponible.

Una nueva herramienta para la ciencia

Desde un punto de vista científico, el futuro de la computación cuántica es ahora mucho más emocionante.

Por un lado, la computación cuántica se enfrenta. De la misma manera, los resultados de las primeras computadoras digitales podrían verificarse mediante cálculos manuales, las salidas de las computadoras cuánticas hasta ahora han sido verificables por computadoras digitales.

Este ya no es el caso. Pero eso es bueno porque ahora estos nuevos dispositivos nos brindan nuevas herramientas científicas. El solo hecho de ejecutar estos dispositivos produce una física exótica que nunca hemos encontrado en la naturaleza. Simular la física cuántica en este nuevo régimen podría proporcionar nuevos conocimientos en todas las áreas de la ciencia, desde una comprensión más detallada de los procesos biológicos hasta la investigación de los posibles efectos que la física cuántica tiene en el espacio-tiempo.

La computación cuántica representa un cambio fundamental que ahora está en marcha. Lo más emocionante no es lo que podemos hacer hoy con una computadora cuántica, pero las verdades no descubiertas las revelará mañana.

Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.