Google presume de “ventaja cuántica verificable” con un algoritmo que da la vuelta al tiempo: invierte la evolución de un sistema y mide cómo se esparce la información

La computación cuántica, como la mecánica cuántica en el caso de la física, es algo de lo que mucha gente habla y pocos entienden realmente. Por eso, cuando Google, la empresa que más asociamos con Internet y la vida diaria, dice que tiene una «ventaja cuántica» verificable, nos toca explicar términos y desentrañar qué significa.

La ventaja cuántica se da cuando un ordenador cuántico puede resolver un problema más rápido o de forma más eficiente que cualquier ordenador clásico, como el que tienes en casa, o incluso uno mucho más potente (siempre que no sea cuántico). Uno de los motivos por los que no tenemos ordenadores cuánticos aún es que este hito no se había conseguido… hasta ahora. El mes pasado el chip Willow de Google ejecutó con éxito el algoritmo Quantum Echoes, una tarea que se considera imposible para las máquinas clásicas.

La escena parece sacada de una película de ciencia-ficción: se hace evolucionar un sistema cuántico, se toca un qubit (la unidad de información de los ordenadores cuánticos), le das a “rebobinar” y escuchas un eco que te cuenta qué ha pasado dentro. En eso consiste Quantum Echoes, una tarea que tienen un interés físico real: medir correladores fuera de orden temporal (OTOCs).

Más definiciones. Un correlador fuera de orden temporal (OTOC, out-of-time-order correlator) es una función de cuatro puntos en mecánica cuántica que mide cómo se mezcla la información cuántica a lo largo del tiempo. A efectos prácticos, un OTOC es un “termómetro del caos cuántico” que mide lo rápido que la información se propaga en un sistema, de forma similar al efecto mariposa en el caos clásico. La famosa «inversión temporal» no significa enviar nada al pasado, sino que simplemente ejecuta la secuencia inversa para que el sistema vuelva sobre sus pasos, con lo que la interferencia final puede revelar la señal del principio.

El caos es precisamente uno de esos campos de estudio que escapa a los ordenadores clásicos porque hay demasiados factores en juego y los cálculos podrían tardar miles de años, pero es pan comido (en teoría) para una computadora cuántica. En este descubrimiento lo importante ha sido la palabra «verificable». Como todos los descubrimientos que se publican en revistas como Nature, otros lo pueden replicar y saber si de verdad funciona.

¿La ventaja cuántica de Google va en serio?

¿Qué cambia respecto a los grandes anuncios del pasado? Lo que se ha publicado es un protocolo de inversión temporal que amplifica correlaciones cuánticas: se hace evolucionar en el circuito, se inserta una pequeña perturbación y se invierte la evolución para leer un “eco interferométrico”. Ese eco captura cómo se propaga la información en sistemas de muchos cuerpos, justo el territorio donde los simuladores clásicos se atragantan. Y lo hace en hardware real, con parámetros que otros pueden replicar y comparar, que es donde la palabra “verificable” gana peso.

Que sea Google quien lo firme no es un detalle menor. La compañía puede integrar chips, algoritmos, validación y aplicaciones en una misma jugada, lo que podría significar mucho en términos de inversión, talento y estándares. El blog y las notas públicas de Google insisten en que Quantum Echoes abre puertas en dinámica cuántica aplicable, y que el camino pasa por tareas donde la computación cuántica es natural y la clásica es más cara.

Por ejemplo, en la investigación en materiales y fármacos, simular una dinámica cuántica con estos protocolos elimina probar miles de compuestos a ciegas para ver si uno funciona. En esta tarea, se cifra la ventaja de un ordenador cuántico en 13.000 veces más rápido que el enfoque actual. Si de verdad funciona, lo que veremos primero no serán milagros, sino contratos con químicas y farmacéuticas.

La computación cuántica y tus contraseñas

En ciberseguridad la computación cuántica tiene desde hace tiempo una promesa inquietante: no habrá clave de cifrado que se resista. La comunidad de ciberseguridad lleva tiempo alertando de la tendencia «harvest now, decrypt later»: robar datos hoy para descifrarlos cuando exista una máquina cuántica accesible. Por eso en Europa, la Comisión y ENISA, la agencia europea dedicada a la ciberseguridad, han presentado una hoja de ruta coordinada para la transición, con un calendario para identificar qué sistemas críticos podrían verse afectados e implantar soluciones antes de que haya que hacer migraciones de sistemas al final de esta década (sí, tan pronto).

En el plano geopolítico, China no se queda atrás. Su plataforma Wukong de 72 qubits ha completado millones de accesos remotos y tareas completadas, y presumen de aplicaciones piloto  ligadas con IA. En paralelo, Estados Unidos ha puesto en marcha reglas de control de inversiones salientes hacia tecnologías sensibles, lo que, por supuesto, incluye la cuántica.

¿Y ahora qué? En los próximos meses veremos a otros grupos publicar intentos de réplica y benchmarks, comparando resultados y costes. Si el descubrimiento aguanta, el calendario tecnológico del mundo, impulsado por la computación cuántica, se acelera para todos. Lo que desde hace décadas era un futurible puede ser mucho más tangible ahora.

REFERENCIA

Observation of constructive interference at the edge of quantum ergodicity

Imagen: Sundar Pichai, CEO de Google y Alphabet, posa frente a un refrigerador de dilución. En la parte inferior de este sistema, ubicado en el Campus de Computación Cuántica de Santa Bárbara, California, es donde se conecta el procesador cuántico. / Google Quantum AI