Contenido

• Para qué computadoras cuánticas son buenas
• ¿Qué significa la supremacía cuántica para la seguridad?
• Preguntas sobre las afirmaciones de supremacía cuántica de Google

La semana pasada, los investigadores de Google afirmaron haber alcanzado la "supremacía cuántica", según un artículo en el Tiempos financieros. El artículo de Google se publicó brevemente en un sitio web de la NASA antes de ser eliminado. En él, los investigadores afirman haber superado a la supercomputadora clásica más poderosa de hoy, llamada Summit, con su propia computadora cuántica.

Esto es lo que se conoce como supremacía cuántica, en otras palabras, cuando se demuestra que una computadora cuántica es más rápida en una tarea determinada que una computadora clásica. Según el periódico, el sistema Sycamore de 53 qubits de Google puede completar este cálculo específico en tres minutos y 20 segundos. La supercomputadora Summit tardaría alrededor de 10,000 años en completar la misma función.

Alcanzar la supremacía cuántica se había previsto inicialmente para finales de 2017. Sin embargo, la computadora Bristlecone de 72 qubits de Google (en la foto de arriba) resultó demasiado difícil de controlar con suficiente precisión. En cambio, el avance proviene del sistema Sycamore de 53 qubits más pequeño.

Para qué computadoras cuánticas son buenas

A diferencia de las computadoras tradicionales que operan en bits de 1 o 0, las computadoras cuánticas usan "qubits" para almacenar valores. Un qubit, o bit cuántico, es un sistema de mecánica cuántica de dos estados. Tiene la misteriosa propiedad de poder mantener una superposición de ambos estados 1 y 0 a la vez. Sin embargo, este estado se derrumba tras la medición.

Las computadoras cuánticas se construyen con puertas de hardware similares a las computadoras clásicas, con equivalentes de puerta NOT y AND utilizados para funciones matemáticas. Sin embargo, las salidas cuánticas son intrínsecamente probabilísticas, lo que significa que se debe verificar su precisión y corregir el error. Tampoco puedes echar un vistazo a un cálculo cuántico a medio camino sin arruinar la salida, debido a la superposición.

La superposición y la probabilidad son las claves que hacen que las computadoras cuánticas sean útiles para ciertas tareas matemáticas. La ampliación de la cantidad de qubits permite calcular millones de posibilidades casi al instante. Los usos incluyen factorizar números enormes, calcular transformadas de Fourier y resolver ecuaciones lineales. Las computadoras cuánticas, por naturaleza, son muy especializadas. En realidad, no son buenos para muchos de los cálculos básicos que realizan nuestras computadoras de mano todos los días.

¿Qué significa la supremacía cuántica para la seguridad?

Tan extraño como suenan las computadoras cuánticas, tienen algunas aplicaciones muy interesantes en ciertas áreas de la computación, particularmente aquellas que involucran operaciones matemáticas repetidas y complejas como meteorología, química y física de modelos y criptografía.

Ese último a menudo asusta a la gente. Las computadoras cuánticas pueden ejecutar tantas permutaciones matemáticas a la vez y, en teoría, tomar una fracción del tiempo que las computadoras actuales necesitan para romper los estándares comunes de encriptación. Solo días u horas en lugar de múltiples vidas. Es posible que algún día se necesiten nuevos protocolos criptográficos para obtener información muy sensible para evitar el agrietamiento de las computadoras cuánticas.

Los estándares de cifrado tendrán que mejorar a raíz de las computadoras cuánticas comerciales.

Del mismo modo, se utilizan algoritmos similares en el mercado actual de criptomonedas para proteger las billeteras y verificar la legitimidad de las transacciones. No hay indicios de que incluso la computadora de Google sea capaz de descifrar estos tipos de cifrado. Sin embargo, la amenaza de un crecimiento exponencial en el poder de la computación cuántica hace que esta sea una posibilidad distinta en los próximos años.

Afortunadamente, las computadoras cuánticas aún están muy lejos de ser comercialmente viables. Todavía están en la etapa de desarrollo y es mucho más probable que se usen para la investigación que romper las contraseñas públicas. De cualquier manera, los estándares de encriptación tendrán que mejorar para disuadir y prevenir la viabilidad de grietas en el futuro cercano.

Preguntas sobre las afirmaciones de supremacía cuántica de Google

Si bien Google afirma que la supremacía cuántica es un gran avance, algunos de sus rivales están menos convencidos de los méritos del logro. El término "supremacía cuántica" sugiere que las computadoras cuánticas ahora son más poderosas y útiles que las computadoras clásicas, pero esta es ciertamente una afirmación contenciosa.

Dario Gil, jefe de investigación de IBM (un rival importante en el espacio de la computación cuántica), calificó las afirmaciones de Google como "simplemente erróneas". Gil señala que la investigación es solo "un experimento de laboratorio diseñado para implementar esencialmente, y casi con seguridad exclusivamente procedimiento de muestreo cuántico muy específico sin aplicaciones prácticas ". En otras palabras, la investigación de Google se centra en un tipo de computación muy estrecho que revela poco sobre las capacidades más amplias de la computadora.

Supremacía cuántica: cuando una computadora cuántica supera a una computadora clásica para una tarea determinada.

Sin embargo, Chad Rigetti, un ex ejecutivo de IBM, calificó el anuncio como "un gran momento para los humanos y para la ciencia". Daniel Lidar, profesor de ingeniería en la Universidad del Sur de California, señaló la escala del avance de Google. La compañía ha reducido la interferencia de qubit, conocida como "diafonía", reduciendo en gran medida la tasa de error de la computadora en comparación con su rival.

La implicación es que Google ahora podrá ampliar el tamaño de sus computadoras cuánticas gracias a los resultados de error más bajos. Más qubits con bajo error aumentarán exponencialmente la potencia de procesamiento de las computadoras cuánticas, haciéndolas mucho más viables para la resolución de problemas complejos. Sin embargo, todavía queda mucho trabajo por hacer en la programabilidad.

En última instancia, las computadoras cuánticas solo son útiles para un conjunto limitado de tareas. Son caros de construir, ejecutar y programar. Esta complejidad significa que es probable que solo se usen con moderación para tareas muy específicas. Sin embargo, esto no disminuye el hito de supremacía cuántica de Google y el hecho de que la computación cuántica parece cada vez más viable cada año.