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Construir un ordenador cuántico verdaderamente útil no consiste en derribar un único muro, sino en atravesar todo un laberinto de barreras que a veces parece que no tiene fin. Por eso, cuando se celebra un gran avance rápidamente aparece otra meta volante que alcanzar en el horizonte. Y así lleva tres décadas. Este jueves ha sido uno de esos días en el que Google, uno de los actores que está entregado en convertir estas máquinas en una realidad, ha gritado 'eureka'. Para conseguir que estos equipos realicen operaciones útiles y complejas, los científicos necesitan generar unos bloques de cálculo muy concretos, conocidos como estados mágicos. El inconveniente principal no era crearlo, sino el coste disparatado para lograrlo.

¿Pensabas que Google ya no podía cambiar más por la IA? Sorpresa, solo era el principioMichael Mcloughlin. Mountain View (California)Ya era imposible pensar en la compañía como un simple buscador. Pero ahora, gracias a la IA, promete convertirse en una capa invisible que trabajará para ti las 24 horas del día, incluso con el ordenador o el móvil apagados

Las estimaciones de la industria señalaban que hasta un 95 por ciento de la potencia del procesador debía estar dedicado a crear esos elementos. El resultado era, por tanto, un chip gigantesco donde apenas un 5 por ciento de la capacidad real quedaba libre para trabajar. Imaginen un coche con un tanque de gasolina de 50 litros, donde 45 se emplean en hacer funcionar el propio tanque. Google Quantum AI, la unidad que tiene la multinacional de Mountain View dedicada a este fin, acaba de publicar en Science que ha conseguido avances para que la máquina ya no necesite quemar casi toda su energía en estas tareas y pueda liberar espacio para lo importante.

Willow, el chip que ha impulsado a Google

En el centro de este logro está Willow, el chip cuántico que presentó en 2024. Apoyándose en esta pieza, ha probado en hardware real una técnica bautizada como cultivo de estados mágicos, con la que han logrado que los errores en esas operaciones se reduzcan 40 veces. La idea del cultivo fue planteada en 2024 por los investigadores Craig Gidney Noah Shutty y Cody Jones era usar el cultivo como un filtro donde se inyecta un estado ruidoso y una ráfaga de mediciones elimina los fallos hasta extraer un bloque de cálculo extremadamente puro.

Uno de los problemas de los qubits, que son los bits cuánticos que dan vida a estos ordenadores, es que cualquier ruido térmico o ambiental los saca de su estado de gracia y los convierte en bits normales y corrientes. En lugar de intentar lograr esas piezas cuánticas perfectas, lo que planteaban ha sido inyectar una señal imperfecta en el procesador. A continuación, el chip ejecuta una serie de mediciones para apuntar y descartar esos fallos. Una vez pasa ese filtro, lo que se consigue es un bloque de cálculo extremadamente puro.

El equipo de Google ha explicado que el camino ha sido harto complejo desde que se formuló esta solución hasta que se ha conseguido probar. Durante los primeros ensayos la investigadora Emma Rosenfeld llegó a toparse con lecturas que parecían violar las leyes de la física. Tras meses de simulaciones el equipo descubrió que la culpa no era de la teoría, sino de las pequeñas variaciones eléctricas del equipamiento y de los microcambios de temperatura en la sala blanca donde se ejecutan estas pruebas. La solución exigió modificar los controles del hardware y diseñar un sistema donde el propio proceso de cultivo se utiliza a sí mismo como herramienta de calibración.

El último logro de Google te hará creer que los ordenadores cuánticos van a ser realidadM. McloughlinEl último chip cuántico de la compañía consigue hacer realidad una teoría formulada en 1995 y que nadie había logrado llevar a cabo. "Es un avance significativo hacia aplicaciones comercialmente relevantes", afirman

"Con esta y muchas otras innovaciones algorítmicas y soluciones de ingeniería, establecimos un nuevo estándar en metrología cuántica. En el procesador Willow de Google Quantum AI, nuestro protocolo logró una extraordinaria reducción de errores de 40 veces en comparación con los estados no cultivados. Además, obtuvimos estados T con una fidelidad lógica récord del 99,99 %", celebra la compañía en el comunicado.

Este avance conecta directamente con los logros alcanzados por la compañía hace un año, cuando el equipo publicó en Nature la capacidad de este mismo procesador al ejecutar el algoritmo Quantum Echoes. En aquella prueba lo que hizo Willow fue medir estructuras moleculares 13.000 veces más rápido que los superordenadores tradicionales más potentes. En colaboración con la Universidad de California en Berkeley el chip sirvió como una regla molecular para medir distancias dentro de compuestos químicos. Si aquel experimento demostró que podía realizar cálculos útiles para la biotecnología o los materiales, la técnica publicada ahora resuelve el dilema de cómo mantener esa precisión a largo plazo sin que los errores destruyan la información.

Además consiguieron mudar esos datos ya limpios de una zona a otra del propio chip Willow sin que se estropeasen por el camino. Sería como mover un vaso lleno hasta arriba entre dos zonas del procesador sin derramar ni una sola gota.

Pichai, en una imagen de archivo, junto a uno de los investigadores de su división cuántica. Foto: Reuters.

El problema es que al limpiar este camino Google se ha chocado de frente con el siguiente gran obstáculo de la industria. Reducir el gasto de gestión del 95 por ciento a cifras mínimas es un triunfo teórico y técnico extraordinario, pero solo funciona si la máquina se puede fabricar a gran escala.

Esto refuerza el mensaje que Sergio Boixo, el leonés que construye el ordenador cuántico de Google, dio en una entrevista a El Confidencial en 2024, coincidiendo con los primeros grandes avances en corrección de errores y la puesta en práctica de una teoría al respecto formulada en 1995. En aquel momento el científico español al frente del proyecto ya dejaba entrever este cambio de fase vital. “Hemos pasado de la teoría a la práctica, y el proceso, a partir de ahora, será mucho más rápido”, aseguró en aquel momento, atreviéndose incluso a decir que en unos “diez años” podríamos tener un ordenador cuántico funcional y a prueba de fallos. “Hemos tardado casi 30 años en pasar de la teoría a la práctica. Ahora nos enfrentamos a problemas y retos más de ingeniería que de física teórica y eso lo va acelerar todo”, comentaba el ingeniero leonés, que insistió en que todo aquello aceleraría el desarrollo de los equipos. Eso sí, había una mala noticia. “Si lo escalásemos con la tecnología que tenemos ahora, se podría hacer, pero sería muy costoso. Por eso, ahora tenemos que optimizar la ingeniería para que no sea tan caro, y eso nos llevará tiempo”.

Para que todo esto sirva para algo en el mundo real no basta con hacer pruebas en chips pequeños de laboratorio. Hace falta poner a trabajar al unísono procesadores con millones de piezas. A ese nivel el problema ya no es de matemáticas sino de ingeniería pura. Los retos son cómo congelar (hace falta temperaturas cercanas al cero absoluto), conectar y miniaturizar esa salvajada de componentes sin que el sistema colapse. "Este logro transforma una idea teórica clave en una realidad demostrada experimentalmente. Nos acerca un paso más a nuestro objetivo en Google Quantum AI: construir una computadora cuántica útil y con corrección de errores para resolver problemas que de otro modo serían irresolubles", celebraba el post.