La computación cuántica sigue avanzando, y Google acaba de anunciar un importante logro: la primera demostración de ventaja cuántica verificable. Este hito, impulsado por su nuevo chip cuántico de alto rendimiento, llamado Willow, representa un paso fundamental hacia la realización de una computación cuántica realmente útil y práctica.
¿Qué es Willow y por qué es importante?
Willow es el chip cuántico de última generación de Google, construido con circuitos cuánticos superconductores. Estos circuitos funcionan como "átomos artificiales" macroscópicos, permitiendo la manipulación de qubits (bits cuánticos). La elección de esta tecnología se basa en su excelente equilibrio entre rendimiento y escalabilidad, lo que la convierte en una plataforma líder para la construcción de ordenadores cuánticos tolerantes a fallos.
Algoritmo Quantum Echoes
Quantum Echoes es un nuevo algoritmo diseñado para aprovechar el poder de la computación cuántica en el estudio de fenómenos a nivel molecular. Imagina un microscopio tan potente que pueda revelar los secretos más íntimos de la materia, abriendo nuevas vías para la investigación en campos tan diversos como la medicina, la ciencia de materiales y la energía.
En esencia, Quantum Echoes busca llevar la Resonancia Magnética Nuclear (RMN), la misma ciencia detrás de las resonancias magnéticas médicas, a un nuevo nivel. La RMN funciona como un microscopio molecular, permitiéndonos ver la posición relativa de los átomos y, por ende, entender la estructura de las moléculas. Este conocimiento es fundamental en química, biología y ciencia de materiales, impulsando avances en biotecnología, energía solar e incluso fusión nuclear.
Un paso hacia el cuantoscopio
El experimento realizado por Google, en colaboración con la Universidad de California, Berkeley, es un claro ejemplo del potencial de Quantum Echoes. Utilizando el chip Willow, los investigadores estudiaron dos moléculas, una con 15 átomos y otra con 28. Los resultados obtenidos en el ordenador cuántico coincidieron con los de la RMN tradicional, pero además revelaron información que normalmente no está disponible con esta técnica. Esto es una validación crucial del enfoque de Google.
Este avance se compara con la invención del telescopio y el microscopio, que abrieron nuevos mundos antes invisibles. Quantum Echoes representa un paso hacia un cuantoscopio, capaz de medir fenómenos naturales que hasta ahora eran imposibles de observar.
Aplicaciones prácticas en el mundo real
¿Para qué sirve todo esto en el mundo real? Las aplicaciones son enormes:
- Descubrimiento de fármacos: Quantum Echoes podría ayudar a determinar cómo los medicamentos potenciales se unen a sus objetivos, acelerando el proceso de desarrollo de nuevos tratamientos.
- Ciencia de materiales: La herramienta permitiría caracterizar la estructura molecular de nuevos materiales, como polímeros, componentes de baterías o incluso los materiales que componen los qubits, los bits cuánticos.
En resumen, Quantum Echoes promete ser una herramienta poderosa para la investigación científica, abriendo nuevas puertas al conocimiento y permitiendo el desarrollo de tecnologías innovadoras. Si bien aún se encuentra en una fase temprana, este avance marca un hito importante en la convergencia de la computación cuántica y la ciencia molecular.
Una prueba de fuego para Willow
Además de aportar datos por sí mismo, el algoritmo Quantum Echoes ha servido para demostrar la potencia de Willow en una aplicación compleja y práctica. Este algoritmo, diseñado para revelar información oculta sobre la dinámica interna de sistemas cuánticos como las moléculas, exige un alto rendimiento del chip a gran escala. Requiere la ejecución de una gran cantidad de puertas cuánticas y un elevado volumen de mediciones cuánticas para extraer señales útiles del ruido de fondo.
El chip Willow de última generación ofrece un rendimiento líder en su clase a escala. Sus características más destacadas incluyen:
- 105 qubits: Un gran número de qubits que permiten realizar cálculos complejos.
- Alta fidelidad: Fidelidades del 99.97% para puertas de un solo qubit, 99.88% para puertas de entrelazamiento y 99.5% para la lectura.
- Velocidad: Operación a velocidades de decenas a cientos de nanosegundos.
La ventaja cuántica verificable implica que un ordenador cuántico puede realizar una tarea específica de forma significativamente más rápida y eficiente que cualquier ordenador clásico conocido, y que el resultado de este cálculo puede ser verificado con un alto grado de certeza. Esto no significa que los ordenadores cuánticos vayan a reemplazar a los clásicos, sino que abren nuevas posibilidades para resolver problemas que son intratables para la computación tradicional.