Google anuncia el chip cuántico Willow, que impulsa el progreso hacia la computación cuántica a gran escala

Empresa de tecnología Google ha presentado Willow, su último chip cuántico, que ofrece un rendimiento avanzado en múltiples métricas, lo que permite dos avances. Willow es capaz de reducir los errores de forma exponencial a medida que se añaden más cúbits, abordando un importante desafío en la corrección de errores cuánticos que los investigadores han estado abordando durante casi 30 años. Además, Willow completó con éxito un cálculo de referencia estándar en menos de cinco minutos, una tarea que le llevaría a una de las supercomputadoras más rápidas de la actualidad diez septillones (o 10^25) de años completar, un período que supera con creces la edad del Universo.

Los errores representan uno de los desafíos más importantes en computación cuántica , ya que los qubits (las unidades fundamentales de computación en las computadoras cuánticas) tienden a interactuar rápidamente con su entorno, lo que dificulta mantener la información necesaria para completar los cálculos.

Un estudio reciente publicado en Nature demuestra que al aumentar el número de cúbits utilizados en Willow, también es posible reducir los errores y mejorar las características cuánticas del sistema. Google ha probado matrices cada vez más grandes de cúbits físicos, comenzando con una cuadrícula de 3x3, luego pasando a una de 5x5 y, finalmente, a una de 7x7. En cada ocasión, al aplicar nuestros últimos avances en corrección de errores cuánticos, pudimos reducir a la mitad la tasa de error. Esta reducción exponencial de los errores marca un logro histórico en el campo, conocido como “por debajo del umbral”: la capacidad de reducir las tasas de error mientras se aumenta la cantidad de cúbits.

Para evaluar el rendimiento de Willow, Google ha utilizado el método de muestreo aleatorio de circuitos (RCS, por sus siglas en inglés). Los resultados son sorprendentes: Willow completó en menos de cinco minutos un cálculo que a una de las supercomputadoras más potentes de la actualidad le llevaría 10^25 años, o diez septillones de años. Para ponerlo en perspectiva, esto equivale a 10,000,000,000,000,000,000,000,000 años. Esta extraordinaria cifra supera con creces cualquier escala de tiempo conocida en física y es muchas veces mayor que la edad del universo.

¿Qué sigue para Willow?

Según Google El desarrollo del chip Willow comenzó hace más de una década. El objetivo era crear una computadora cuántica práctica a gran escala que pudiera aprovechar la mecánica cuántica (el "sistema operativo" de la naturaleza, tal como la entendemos hoy) para beneficiar a la sociedad mediante el avance del descubrimiento científico, el desarrollo de aplicaciones útiles y la solución de algunos de los desafíos más urgentes de la sociedad. Como parte de Google Research, el equipo ha delineado una hoja de ruta a largo plazo, en la que Willow marca un hito importante hacia aplicaciones comercialmente viables.

El próximo desafío en este campo es demostrar el primer cálculo "útil, más allá del clásico" en la actualidad. chips cuánticos , que sea relevante para aplicaciones del mundo real. Google es optimista y cree que la generación de chips Willow puede ayudar a lograr este hito.

Hasta ahora se han llevado a cabo dos tipos distintos de experimentos. En primer lugar, se ha llevado a cabo el benchmark RCS, que evalúa el rendimiento frente a los ordenadores clásicos, aunque no tiene aplicaciones directas en el mundo real. En segundo lugar, se han llevado a cabo simulaciones de sistemas cuánticos, que han dado lugar a nuevos descubrimientos científicos, aunque todavía están dentro de las posibilidades de los ordenadores clásicos. El objetivo es combinar ambos enfoques, adentrándose en el ámbito de los algoritmos que van más allá de la computación clásica y que también son aplicables a problemas reales y de importancia comercial.