Estamos más cerca del ordenador perfecto. Y, por supuesto, será cuántico

El ordenador cuántico lleva décadas en desarrollo, e incluso existen algunas soluciones comerciales en funcionamiento. Dicho esto, no todo está solucionado en la nueva computación: las necesidades de refrigeración o la proliferación de errores dan lugar a entornos algo inestables. ¿Se podrán solucionar? A mitad de 2021 Google presentó una demostración experimental sobre una corrección de errores viable para la computación cuántica. ¿En qué consiste? 

¿Por qué el ordenador cuántico tiene ‘errores’? 

Los ordenadores cuánticos son herramientas muy potentes, pero al mismo tiempo resultan excepcionalmente sensibles. A diferencia de los ordenadores convencionales, que pueden trabajar a temperatura ambiente o con campos electromagnéticos presentes, el ordenador cuántico exige condiciones muy específicas de temperatura, humedad o ausencia de campos electromagnéticos. 

Para funcionar con normalidad, los qubits de un ordenador cuántico (el equivalente a los bits de los clásicos, llamados también cúbits) han de poder mantener sus estados cuánticos entrelazados estables. De ahí que cualquier perturbación pueda generar desajustes que conduzcan a operaciones incorrectas. 

Operar un ordenador cuántico fuera de laboratorio sería como tratar de dividir con un ábaco en un camino lleno de baches: los errores están destinados a aparecer. De ahí que la demostración de Google haya tenido tanto tirón mediático. Como explican en la Fundación KW, ocurre que ahora es posible “detectar y corregir errores en cúbits físicos individuales sin que se corrompa el valor general del cúbit lógico”, es decir, sin que se corrompa la información. 

Ante una nueva computación y matemáticas 

A diferencia de lo que se suele pensar, no existe una única matemática. Diferentes premisas dan lugar a entornos completamente distintos que necesitan nuevas normas. Por ejemplo, cuando Newton y Leibniz inventaron el cálculo matricial, hicieron posible una matemática más avanzada. Y algo similar está ocurriendo con la tecnología del ordenador cuántico. 

“Es la lógica binaria (puertas AND, OR, NOT…) la que nos permite usar los ordenadores convencionales […], pero gracias a la lógica cuántica tenemos operaciones nuevas”, comenta Darío Gil, vicepresidente principal y director de IBM Research, en su conferencia de una de nuestras #FutureTalks. “Ahora los ordenadores pueden operar con un nuevo tipo de matemáticas”, lo que aporta mucho juego. 

Estas nuevas reglas matemáticas están permitiendo lo que no había ocurrido nunca antes en la historia de la computación. Como explica David Gil, “es la primera vez que vemos una bifurcación en la categoría de la computación”. Un punto de inflexión que dividirá el campo en dos. 

Por un lado, la computación clásica seguirá atada a la ley de Moore durante un tiempo, y continuará creciendo de forma exponencial. Por otro, el desvío de la computación cuántica permitirá un mayor rendimiento en una nueva curva exponencial aún más rápida que la de Moore. Aunque aún no se sepa cómo de rápida podría llegar a ser. 

¿Ordenadores cuánticos que diseñan ordenadores cuánticos? 

La tecnología de Google para estabilizar la información de los cúbits, que formalmente recibe el nombre de «bit con corrección cíclica de errores», suma un nuevo hito a otros eventos del pasado. La computación mediante transistores, el uso de energía eléctrica, o los superconductores de 5 nanómetros. Aunque Google e IBM no son las únicas empresas que desarrollan cuántica. 

La tecnología siempre se ha retroalimentado: las primeras vías férreas se usaron para desplazar el metal y madera necesario para su propia actualización. Lo mismo ha ocurrido con el diseño de los ordenadores, que actualmente se diseña en otros ordenadores de generaciones previas. Esto, por supuesto, incluye a los ordenadores cuánticos. 

Superada la supremacía cuántica (ventaja cuántica, momento en el cual se pueden utilizar ordenadores cuánticos allí donde los clásicos no podrían llegar nunca) por empresas como Google en 2019 o países como China, el próximo gran reto es conseguir que los ordenadores cuánticos sean más estables y, si es posible, comerciales. Que salgan del laboratorio. Esto podría ocurrir pronto. 

Un reciente artículo de investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China indica que buscan “extender el acercamiento al mundo cuántico” al emplear tecnología cuántica para diseñar nueva tecnología cuántica. Esto supone un cambio fundamental en el avance de esta tecnología. 

En una línea similar, Google está desarrollando un sistema de inteligencia artificial capaz de diseñar nuevos chips como los que los humanos diseñan en meses, pero en cuestión de horas. Con estos dos grandes avances, sumados a otros muchos de índole similar, el ordenador perfecto parece más cerca que nunca. Sin duda será cuántico, aunque por el camino habrá que solucionar algunas necesidades de diseño.