Microsoft y Google buscan la supremacía en una nueva era de la computación

La computación cuántica es un paradigma que rompe el perímetro trazado por los circuitos integrados

La computación cuántica es un paradigma que rompe el perímetro trazado por los circuitos integrados. Gigantes informáticos como Google y Microsoft trabajan para adaptar esta tecnología revolucionaria al uso cotidiano. Y si bien hoy su manejo está relegado al ámbito académico, en los próximos 10 años, podría conducir a la elaboración de medicamentos más eficientes, el diseño de nuevos materiales, ayudar a resolver insondables problemas científicos, ahondar en los misterios del universo o lograr el entendimiento de la misma estructura de la realidad.

El cambio fundamental se opera en el bit (acrónimo de dígito binario) que es la unidad mínima de información empleada por los sistemas de cómputos actuales. Su equivalente cuántico es el qubits, que en lugar de codificar la información en unos y ceros (como lo hace el bit) puede alcanzar toda la combinación del 0 0, 0 1, 1 0 y 1 1 al mismo tiempo. Esta multiplicidad hace posible mostrar a la vez todas las soluciones que existen para un mismo problema.

“Los bits cuánticos almacenados a escala atómica, podrían existir en estados que representen un “0” ó “1”, pero también en estados donde ambas alternativas (0 y 1) existen a la vez. Por eso, una computadora cuántica podría realizar muchos cómputos clásicos en paralelo, algo que se conoce como el “paralelismo cuántico”. Durante muchos años los físicos especularon sobre el poder de estas máquinas aunque otros eran más escépticos. Recién en 1995 se demostró que, si pudieran construirse, serían mucho más potentes que sus parientes clásicas, las computadoras que usamos todos los días. A partir de entonces, se lanzó la carrera por construirlas”, explica Juan Pablo Paz profesor de la FCEyN e Investigador del Conicet, autor del libro “La física cuántica”, de editorial Siglo XXI.

Google, la NASA y la Asociación de Investigación Espacial de Universidades de Estados Unidos (USRA) son las primeras instituciones que están instalando el sistema D-Wave 2000Q en el Centro de Investigación Ames de la NASA para utilizarlo en inteligencia artificial y machine learning.

Este fenómeno nuclear abre las puertas de la lógica que conducen a nuevos algoritmos y al ejercicio de cálculos en simultáneo. Así, este método radical aplica los principios de la mecánica cuántica para resolver problemas millones de veces más rápido que los servidores más potentes. Y mientras las máquinas actuales alcanzaron sus límites físicos y estructuras, ya que sólo pueden brindar respuestas binarias (sí o no; verdadero o falso) analizando información almacenada; los sistemas cuánticos lograrán obtener una gama más amplia de posibilidades, calculando y asumiendo nuevos conjuntos de datos.

“En la última década hubo avances notables que permiten prever que las computadoras cuánticas podrían llegar a ser una realidad tecnológica. Google y Microsoft están invirtiendo millones de dólares cada año para ese fin. En la Argentina hay un esfuerzo sostenido, pero modesto en este campo y contamos con laboratorios pioneros en algunas de las tecnologías involucradas en el procesamiento cuántico de la información, como el que funciona en el Departamento de Física de la UBA”, apunta Paz.

La potencia de los sistemas cuánticos se mide en unidades de procesamiento, que no son más que átomos individuales. Así, dos años atrás, la computadora más veloz empleaba sólo 9 qubits. Google busca capitanear su desarrollo y está lista para construir el primer chip con 49 qubits, una cifra récord. El anuncio llegaría a fin de año. Hasta el momento, sólo habían podido hacer ensayos precisos con uno de 20 qubits, que es el más potente en funcionamiento en la actualidad.

Este salto tecnológico servirá como disparador para lo que Google bautizó como la “supremacía cuántica”, donde las máquinas adquirirán una capacidad de cálculo y potencia 100 millones de veces superior a las actuales. Con el procesador de 20 qubits se logra una eficacia del 99,5 %. Cuanto más alto es el rating, el sistema es más estable y comete menos errores. Con el procesador de 49 qubits, esta eficacia supera el 99,7%.

Microsoft apuesta sus fichas cuánticas por un concepto de laboratorio: la computación cuántica topológica y espera realizar una primera demostración de cómo se desenvuelve esta tecnología en los próximos meses. Al frente de este desafío está Todd Holmdahl, que tuvo un rol clave en el desarrollo de Xbox, Kinect y HoloLens, las tecnologías más rupturistas del siglo XX. Y aunque entiende que el éxito nunca esta garantizado, piensa que la inversión en investigación fue lo suficientemente fructífera para dejar una guía hacia la computadora cuántica escalable.

La intención es lograr un sistema que pueda comenzar a resolver problemas complejos, de manera eficiente, desde el día uno. Pero como todavía está en etapa embrionaria, se estima que no será hasta 2027 que se consiga un procesamiento cuántico sin fallas.

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