Desde que Google sacó en Nature el pasado 23 de octubre su artículo sobre que había alcanzado la supremacía cuántica, una noticia que ya se había filtrado con anterioridad, se ha hablado mucho de este tema. De hecho, desde el mismo momento en el que se conoció que esto podría ser ya un hecho no se ha dejado de hablar de Google y su supremacía cuántica. Sobre todo por la importancia que conllevaría que fuera cierto.
La principal pregunta suele ser si realmente Google ha alcanzado la supremacía cuántica, tal y como confirman. Sin embargo, la respuesta parece que es más controvertida de lo que podríamos pensar en un primer momento. No obstante, si de verdad lo ha conseguido esto plantea una duda más interesante de responder, sobre todo a un nivel más básico, y es qué puede hacer la computación cuántica por nosotros. Es más, ¿va a afectar a nuestro día a día de alguna manera? Ninguna de estas preguntas es fácil de responder, pero vamos a intentarlo.
¿Qué es la supremacía cuántica?
"La supremacía cuántica de lo que se trata es que un ordenador cuántico tenga los cúbits (bits cuánticos) suficientes para hacer unos cálculos que ni todos los ordenadores que haya en la Tierra juntos pudiesen realizar", explica a Hipertextual Sonia Fernández-Vidal, física y escritora dedicada a la divulgación científica.
Esto es lo que dice Google que ha pasado con su chip informático Sycamore, es decir, que ha sido capaz de realizar en 200 segundos el trabajo que al supercomputador Summit (IBM) le llevaría 10.000 años. Todo esto, matiza la física, es lo que ha dicho Google que ha pasado. Sin embargo, desde IBM han puntualizado que Summit solo tardaría 2,5 días en realizar el cálculo que ha llevado a cabo Sycamore. Por lo que niegan en rotundidad que Google haya alcanzado la supremacía cuántica.
Google confirma haber alcanzado la supremacía cuántica por primera vez en la historia
Hay que hacer un inciso para hacer una diferenciación: Summit y Sycamore no son lo mismo. Mientras la primera es una supercomputadora y sigue las leyes de la llamada física clásica, el segundo es un ordenador cuántico que se basa en la idea popularizada por la metáfora del gato de Schrödinger: "Son cosas completamente distintas. El superordenador es un ordenador clásico, pero que funciona con mucha más potencia que el ordenador que tú tienes en casa. Sin embargo, un ordenador cuántico sería una tecnología totalmente diferente. Sería como comparar, para comunicarnos, cuando hacíamos señales de humo con un teléfono. Es decir, por mucho que perfecciones las señales de humo nunca llegarás a tener la comunicación de un teléfono. Pues lo mismo con un ordenador clásico, por mucho que lo perfeccionemos nunca tendremos un ordenador cuántico", explica la física. "Es un paso completamente diferente, es un paso más allá", añade.
La razón de que sea completamente diferente es que funcionan distinto: "Un ordenador clásico funciona por bits de información, es decir, por unos y ceros. Pasa corriente, tienes un uno. No pasa corriente, un cero. Y gracias a esto va haciendo algoritmos para computar los problemas que tú puedas sugerir al ordenador", explica Fernández-Vidal. "Sin embargo, un ordenador cuántico utiliza la propiedad de superposición que tiene la física cuántica", es decir, volvemos a la metáfora del gato de Schrödinger: puede estar vivo y muerto simultáneamente. Pues con los cubits pasa "lo mismo". "En vez de unos o ceros se usan unos y ceros simultáneamente. De modo que utilizas esa superposición para hacer cálculos a la vez", comenta. "Utiliza unas maneras totalmente distintas de generar esos algoritmos y le permite ir muchísimo más rápido", indica.
Aunque IBM niega que Google haya conseguido la supremacía cuántica y que en tan solo 2,5 días podría realizar el mismo cálculo, la realidad es que todavía no han publicado una investigación que lo confirme: "Mientras Google sí ha publicado su artículo en Nature, la respuesta de IBM todavía no ha sido publicada ni revisada por la comunidad científica. Es decir, estamos a la espera de saber si es o no supremacía cuántica", comenta la física. "Google dice que ya se ha conseguido la supremacía cuántica, ahora queda ver si es realmente es cierto o no", comenta Fernández-Vidal. No obstante, la propia divulgadora matiza que en sí mismo "lo que se ha conseguido ya es un hito". "Conseguir 10 mil billones de estados cuánticos que se puedan computar simultáneamente con estos 53 cubits que ha conseguido este microchip que ha hecho Google... eso ya es por sí mismo un hito extraordinario", afirma.
¿Dónde está la computación cuántica que yo la vea?
Aunque Google no haya alcanzado la supremacía cuántica, tampoco estaríamos tan lejos de conseguirlo. Sin embargo, Fernández-Vidal matiza que lo importante no es llegar hasta ese punto sino el poder empezar a utilizar este nuevo tipo de computación. Ahora que ya sabemos cómo funcionan estos ordenadores y que parecen funcionar bien, ¿para qué me servirá en mi día a día un ordenador de estos? ¿Cambiará mi vida de forma radical que Google haya conseguido la supremacía cuántica?
La realidad es que los ordenadores tradicionales y los cuánticos van a convivir ya que van a tener usos completamente distintos: "De momento en casa seguiríamos teniendo los ordenadores convencionales aunque convivamos con ordenadores cuánticos... Es como decir que un bolígrafo sustituye a un lápiz". "Para hacer lo que hacemos nosotros con un ordenador clásico nos sobra. Sin embargo, los ordenadores cuánticos sí que pueden cambiar y revolucionar muchísimas áreas de conocimiento", afirma la física.
Los científicos ya están pensando en para qué pueden servirnos estos ordenadores cuánticos y, por ejemplo, se quieren usar para "hacer algoritmos de inteligencia artificial, intentar simular la inteligencia humana o la complejidad neuronal de nuestro cerebro". "Otra cosa muy interesante y mucho más práctica es que va a ayudar a desarrollar nuevos fármacos", ejemplifica. "Por primera vez se podrían simular las interacciones entre partículas, entre átomos directamente. Que eso es muy difícil de hacer con un simulador clásico. Es curioso, pero muchas partículas juntas son más fáciles de simular con un ordenador clásico", mientras que simular "la interacción entre una o dos es mucho más complicado". Esto se debe a que "cuando hay muchas muchas partículas entramos en las dimensiones clásicas, pero cuando hay poquitas sí que vamos a las dimensiones cuánticas". Además, también va a servir para desarrollar nuevo materiales: "Todo lo que sea manipular la materia a escala microscópica nos puede ayudar muchísimo".
"Lo interesante, yo creo, es cuando de verdad estos ordenadores cuánticos ya puedan empezarse a utilizarse para hitos científicos y médicos con fármacos mucho más evolucionados... Ahí será cuando de verdad podamos beneficiarnos de la potencia de los ordenadores cuánticos", indica la física. "Van a abrir una ventana nueva, eso está clarísimo".
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"Una aplicación obvia es la simulación de sistemas cuánticos, como moléculas complejas de las que sabemos poco hoy en día (y que parece que toman estos atajos cuánticos en la realidad que hacen que se les escape a las computadoras clásicas cuando las intentan simular)", coincide Benjamín Villalonga, estudiante de doctorado en la Universidad de Illinois que ha participado en estudios previos que han llevado a Google y la NASA hasta la supremacía cuántica. "Otra aplicación que suena mucho es la de factorizar números enormes con fines criptográficos o resolver problemas de optimización, que son complicadísimos de resolver con una computadora convencional", añade. "Sin embargo, va a ser muy interesante experimentar con computadoras cuánticas en esta etapa que entramos, proceso en el que es de esperar que encontremos aplicaciones para estas máquinas que antes no se nos habían ocurrido", concluye.
En principio, la supremacía cuántica ya está aquí, a falta de lo que tenga que rebatir IBM a Google. No obstante, en nuestro día a día lo más probable es que no toquemos un ordenador cuántico si no nos dedicamos a la investigación. Pero es muy posible que gracias a los descubrimientos que se hagan con ellos podamos obtener nuevos fármacos, materiales, resolver problemas, desarrollar mejores IA... La computación cuántica abre ante nosotros todo un mundo de posibilidades que quizás ni siquiera podemos imaginar a día de hoy.
