
Google ha presentado Willow, un chip cuántico que representa un enorme avance en la corrección de errores. Gracias a técnicas avanzadas, Willow demuestra un potencial sin precedentes, completando en 5 minutos una operación que habría requerido billones de años en supercomputadoras.
Muchas empresas se están enfrentando en el desarrollo de computadoras cuánticas no solo potentes sino también fiables. Junto a la carrera por el qubit, de hecho, el desafío es el de corregir los errores cometidos por los chips cuánticos. Google ha identificado recientemente lo que parece ser el camino correcto: el sistema AlphaQubit es más hábil en reconocer y corregir errores. Mucho más que los algoritmos utilizados hasta ahora. También gracias a esa experiencia, la empresa de Mountain View presenta hoy Willow, un chip cuántico capaz de reducir los errores de forma exponencial a medida que aumenta el número de qubits.
¿Por qué Google Willow representa un cambio de época?

La introducción de errores representa un problema concreto para las computadoras cuánticas, debido a su naturaleza intrínsecamente frágil y a la forma en que se procesa la información cuántica.
Los qubits, que representan la unidad fundamental de cálculo en las computadoras cuánticas, son extremadamente sensibles al entorno. Interactúan fácilmente con factores externos, como vibraciones, fluctuaciones térmicas y campos electromagnéticos, perdiendo rápidamente su estado en un fenómeno conocido como decoherencia.
Las operaciones cuánticas requieren además una precisión extrema. Cualquier imperfección en el control de las puertas cuánticas (las operaciones lógicas realizadas en los qubits) puede introducir errores, comprometiendo los cálculos.
A diferencia de las computadoras clásicas, en las que la lectura del estado de un bit no altera el sistema, en las computadoras cuánticas la medición de un qubit destruye su estado cuántico. Esto hace que sea complicado detectar y corregir los errores sin influir en el cálculo.
Errores cuánticos “por debajo del umbral”: una revolución
Con el chip Willow, Google demuestra por primera vez una reducción eficaz de los errores en tiempo real, superando el umbral crítico conocido como “below threshold”. Este logro, perseguido desde 1995, se ha alcanzado utilizando matrices cada vez más grandes de qubits físicos, escalando desde una cuadrícula de 3×3 a una de 7×7.
Gracias a los avances en la corrección de errores, Willow es el primer prototipo convincente de qubit lógico escalable, abriendo el camino a la construcción de computadoras cuánticas útiles y de gran escala.
Willow sobresale en el benchmark del Random Circuit Sampling (RCS), considerado el estándar de referencia en el sector. El chip ha completado un cálculo en menos de cinco minutos, un resultado que supera con creces las capacidades de las supercomputadoras actuales.
RCS es una prueba diseñada para evaluar la capacidad de una computadora cuántica para realizar cálculos prohibitivamente complejos para las computadoras clásicas. El benchmark consiste en realizar cálculos basados en circuitos cuánticos aleatorios, es decir, secuencias de operaciones cuánticas aplicadas a un conjunto de qubits, elegidas de forma aleatoria pero con una estructura definida.
El chip Willow ha utilizado RCS para realizar un cálculo que en Frontier, una de las supercomputadoras más rápidas del mundo, habría requerido 1025 años (10 cuatrillones de años en la escala larga europea), un tiempo increíblemente más largo que la edad del universo (aproximadamente 13,8 mil millones de años).
El resultado obtenido subraya el potencial único del cálculo cuántico, que avanza con un ritmo de mejora exponencial en comparación con las computadoras clásicas.
¿Cuántos qubits utiliza Willow y cuáles son los desarrollos futuros?
El chip cuántico Willow utiliza una cuadrícula de 49 qubits físicos (7×7), un número suficiente para demostrar el concepto de qubit lógico escalable y para superar el umbral crítico “below threshold”. Los ingenieros de Google, sin embargo, explican que en el estado actual Willow puede llegar a utilizar hasta 105 qubits.
La empresa dirigida por Sundar Pichai prevé ampliar aún más el número de qubits físicos integrados en los chips futuros, apuntando a configuraciones más grandes y a una mayor complejidad lógica.
Un objetivo clave es mejorar la estabilidad de los qubits, prolongando los tiempos de coherencia para reducir aún más los errores y aumentar la fiabilidad. Los desarrollos incluirán algoritmos de corrección de errores más avanzados para reducir aún más el impacto de las imperfecciones.
Con la mejora de la escalabilidad, Google apunta a desarrollar computadoras cuánticas capaces de resolver problemas reales en sectores como la química, la optimización y la simulación física. Las colaboraciones con empresas e institutos de investigación tendrán como objetivo integrar tecnologías cuánticas en ámbitos prácticos, como el diseño de materiales y la criptografía avanzada.
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