Nuestros avances en la corrección de errores cuánticos
Hace tres años, nuestros ordenadores cuánticos fueron los primeros en demostrar una tarea computacional en la que superaban a los superordenadores más rápidos. Un hito importante en el proceso que nos llevará hacia la construcción de un ordenador cuántico a gran escala y el momento "Hola, mundo" que llevábamos mucho tiempo esperando. Sin embargo, en el largo arco del progreso científico, este fue sólo un paso más para que las aplicaciones cuánticas sean significativas para el progreso humano.
Ahora, hemos dado otro gran paso adelante. Por primera vez, nuestros investigadores en IA cuántica han demostrado experimentalmente que es posible reducir el número de errores aumentando el número de cúbits. En computación cuántica, un cúbit es una unidad básica de información cuántica que, a diferencia de un bit, puede adoptar estados que se extienden más allá de 0 y 1. Nuestro avance supone un cambio importante en el modo en el que operamos con los ordenadores cuánticos. En lugar de trabajar con los cúbits físicos de un procesador cuántico uno a uno, hemos tratado un grupo de cúbits como un único cúbit lógico. Así, creamos un cúbit lógico a partir de 49 cúbits físicos que resultó ser superior a otro cúbit lógico creado con 17 cúbits físicos. Nuestra investigación se publica hoy en Nature.
Veamos por qué es importante este avance. El funcionamiento de nuestros ordenadores cuánticos se basa en manipular los cúbits de una forma orquestada, utilizando lo que llamamos un “algoritmo cuántico”. El problema es que los cúbits son tan sensibles que incluso una luz parásita puede provocar un error de cálculo. Y este problema es tanto más grave cuanto más grande es el ordenador cuántico. Las consecuencias son importantes: los mejores algoritmos cuánticos que conocemos hoy día para ejecutar aplicaciones útiles requieren que los cúbits tengan índices de errores muy por debajo de los que tenemos actualmente. La solución al problema pasa por corregir los errores cuánticos.
La corrección de errores cuánticos protege la información codificándola en múltiples cúbits físicos para formar un "cúbit lógico". Se considera la única forma de fabricar un ordenador cuántico a gran escala con unos índices de error lo bastante bajos como para realizar cálculos prácticos. Por lo tanto, la computación no se realiza sobre los cúbits individuales sino sobre cúbits lógicos. Del mismo modo, si en el procesador cuántico se codifica un número mayor de cúbits físicos para formar un cúbit lógico, es de esperar que con ello se reduzcan los índices de error hasta un punto que permita ejecutar algoritmos cuánticos con utilidad práctica.
Pues bien, por primera vez, hemos conseguido aumentar la escala de un cúbit lógico, y eso constituye un logro experimental. Hemos trabajado para conseguir este logro —y de otros muchos que tenemos por delante— porque los ordenadores cuánticos tienen potencial para aportar beneficios tangibles a la vida de millones de personas. Creemos que, algún día, los ordenadores cuánticos ayudarán a identificar moléculas para nuevos medicamentos o a fabricar fertilizantes con un menor consumo de energía; diseñar tecnologías sostenibles más eficientes, que irán desde baterías a reactores de fusión nuclear; y propiciarán avances en la investigación que hoy no podemos ni imaginar. Por eso estamos trabajando para, eventualmente, poner hardware, herramientas y aplicaciones cuánticas a disposición de clientes y socios, incluso a través de Google Cloud, para que puedan aprovechar el poder de la cuántica de maneras nuevas y emocionantes.
Para ayudar a otros a aprovechar todo el potencial de la cuántica tendremos que alcanzar aún más hitos técnicos para escalar a miles de cúbits lógicos con bajas tasas de error. Queda un largo camino por recorrer — habrá que mejorar varios componentes de nuestra tecnología, desde la criogenia hasta la electrónica de control, pasando por el diseño y los materiales de nuestros cúbits. Con estos desarrollos, será más fácil visualizar los ordenadores cuánticos en larga escala. El desarrollo de procesadores cuánticos es también un excelente banco de pruebas para la ingeniería asistida por IA y para la mejora de los procesos mediante aprendizaje automático.
En paralelo, estamos tomando una serie de medidas para que el desarrollo de la computación cuántica se lleve a cabo de una forma responsable, algo indispensable a la vista de su potencial. Por ejemplo, colaboramos con las administraciones públicas y con la industria de la seguridad en la creación de sistemas capaces de proteger el tráfico de internet frente a futuros ataques realizados con ordenadores cuánticos. Además, estamos trabajando para que servicios como los de Google Cloud, Android y Chrome sigan siendo seguros en un futuro cuántico.
Me entusiasma lo que la computación cuántica puede significar para el futuro de nuestros usuarios, clientes y socios, y para el mundo. Seguiremos trabajando para que llegue el día en que los ordenadores cuánticos puedan trabajar en tándem con los clásicos para ampliar los límites del conocimiento humano y ayudarnos a encontrar soluciones a algunos de los problemas más complejos que tenemos ante nosotros.
