IBM ha dado un paso “imposible” en la computación cuántica

La carrera para construir un ordenador cuántico que sea funcional no se detiene. IBM acaba de adelantar a Google al dar un paso que hasta hace poco los investigadores veían como imposible. La compañía ha realizado una simulación de un ordenador cuántico de 56 qubits en un ordenador clásico. Llegados a este punto conviene recordar que la palabra qubit o cubit viene del inglés qubit, que significa quantum bit, bit cuántico.

Computación cuántica

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Computación cuántica

Se creía que era imposible simular nada que fuese superior a 49 qubits en un ordenador normal por la limitada memoria que las computadoras clásicas tienen en comparación con su homónimas cuánticas. La diferencia entre los ordenadores normales y los cuánticos es abismal. Cada vez que se añade un qubit en una simulación en una computadora clásica la necesidad de memoria crece de manera exponencial.

Pero ahora IBM ha conseguido una simulación de un ordenador cuántico de 56 qubits. “IBM ha ido más allá del límite. A partir de ahora va a ser mucho más difícil para la gente que trabaja con dispositivos cuánticos mantener la supremacía en este campo”, dijo Itay Hen, experto de la Universidad del Sur de California.

Las novedades no acaban aquí. Los científicos han sido capaces de realizar la nueva simulación y al mismo tiempo reducir de manera espectacular la cantidad de memoria necesaria en comparación con los intentos anteriores. Se hizo público que para conseguir en julio de este año una simulación de 45 qubits en el Instituto de Tecnología de Zúrich fue necesaria una memoria de 500 terabytes, mientras que el experimento de IBM fue exitoso con sólo 4,5 terabytes. Esto se debe al gran avance que se ha conseguido a la hora de entender cómo funcionan los ordenadores cuánticos.

En el mundo de la informática la información se almacena en “bits”, en estado 0 o 1. Es algo similar a un interruptor de la luz, que sólo puede estar encendido o apagado. En cambio, en la informática cuántica la unidad de información puede ser 1 o 0, o una superposición de ambos estados.

Imagínate una esfera con un 1 escrito en el polo norte y un 0 en el sur. Un bit clásico puede estar en uno de los dos polos, pero un bit cuántico, o qubit, puede encontrarse en cualquier parte de la superficie de la esfera. Antes de ser medido, un qubit puede ser 0 y 1 al mismo tiempo.

IBM ordenador cuántico

El momento me llegó como quien no quiere la cosa una noche mientras estaba fregando los platos. Me acuerdo que limpiaba con un cepillo de cerdas un vaso alto. De repente se me ocurrió mirar a las puertas que hay en un determinado qubit en un circuito de cuadrícula. Las puertas forman un patrón similar a un cepillo de cerdas en el que las cerdas son las puertas que se están aplicando a ese qubit”, explicó Edwin Pednault, un especialista de IBM. Luego usó esta idea y la aplicó a varios qubits de forma simultánea.  

Matemáticamente, ese ‘cepillo de cerdas’ corresponde a un tensor y las cerdas a índices tensores. Lo que en matemáticas es un tensor en informática corresponde a una matriz n-dimensional”. Básicamente, en vez de usar un número para representar un qubit, el equipo de IBM empezó a utilizar tensores (tablas multidimensionales con más ejes que simples filas y columnas). Esto da mucho más espacio para introducir información.

Pednault espera que esto ayude a conseguir ordenadores cuánticos que funcionen. “A medida que aumenta la tecnología que empleamos en los dispositivos, nos iremos acercando a una época en la que un gran número de compañías, científicos e ingenieros harán uso de todo el potencial que hay en el hardware y del poder de la computación cuántica para resolver problemas realmente difíciles y complicados”, aseguró Pednault. A pesar de ello será necesario seguir haciendo simulaciones.

Durante esta fase de innovaciones cuánticas será necesario el empleo de simulaciones avanzadas para probar tanto la investigación como el desarrollo de los nuevos algoritmos cuánticos, además de los avances en la tecnología de los dispositivos”.

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