La computación cuántica acaba de dar otro paso importante. Investigadores de IBM y de la Universidad de Chicago han conseguido ejecutar en unos 15 minutos un cálculo que, utilizando los métodos de computación clásica más avanzados, resultaría prácticamente imposible de reproducir en un tiempo razonable. El experimento supone además un avance importante porque los investigadores han podido comprobar con bastante confianza que el resultado obtenido es correcto.
Un ordenador cuántico de IBM resuelve en 15 minutos un problema "inalcanzable"
El experimento está relacionado con una técnica conocida como random circuit sampling, utilizada habitualmente para poner a prueba hasta dónde pueden llegar los ordenadores cuánticos. La idea es sencilla de explicar, aunque el problema que se plantea no lo sea tanto: el ordenador tiene que generar patrones de resultados tan complejos que un ordenador convencional no pueda reproducirlos de forma eficiente.
Aquí aparece uno de los grandes problemas de la computación cuántica. Si el cálculo es demasiado complejo para que un ordenador clásico pueda repetirlo, también resulta muy complicado comprobar si el ordenador cuántico ha hecho realmente bien su trabajo.
El equipo de IBM y la Universidad de Chicago ha desarrollado una alternativa que mantiene la dificultad del problema, pero introduce una estructura que permite detectar errores durante el proceso. De esta forma, no solo se consigue realizar un cálculo fuera del alcance práctico de los sistemas clásicos, sino también obtener evidencias de que el resultado es fiable.
70 cúbits lógicos para reducir los errores
Otro de los puntos importantes de este curioso experimento está en la corrección de errores. Los investigadores utilizaron 70 cúbits lógicos —la unidad básica de un ordenador cuántico— que están diseñados para proteger la información cuántica frente al ruido y los errores que pueden aparecer durante una operación.
El sistema llegó a ejecutar 2.415 operaciones lógicas entre dos cúbits y 468 operaciones conocidas como puertas T. Gracias a la codificación utilizada, la tasa efectiva de errores lógicos fue diez veces menor que la de los cúbits físicos sobre los que se construyó el sistema.
El resultado no significa que los ordenadores cuánticos vayan a sustituir mañana a los ordenadores tradicionales. Sin embargo, sí demuestra que es posible combinar corrección de errores y verificación de resultados en cálculos que ya resultan demasiado complejos para las máquinas clásicas.
Para IBM, este trabajo representa un paso hacia ordenadores cuánticos más grandes, fiables y capaces de afrontar problemas que actualmente están fuera del alcance de la informática convencional.