IBM le quita ruido al gato de Schrödinger

Hablar de informática cuántica siempre nos lleva al mismo animal: el gato de Schrödinger. La teoría del Premio Nobel en Física Erwin Schrödinger, es la mejor manera de ilustrar en qué consiste la mecánica cuántica. Simplificando esta teoría, el físico asegura que un gato encerrado en una caja sellada puede estar al mismo tiempo vivo y muerto. Trasladándolo al mundo de la computación, podría decirse que IBM y Google llevan años tratando de hacerse con el gato de Schrödinger y ahora la primera acaba de dar un paso de gigante.

La informática tradicional es binaria, es decir, almacena bits de información que solo contemplan dos estados, 1 y 0 (vivo o muerto, como el gato). Una computadora cuántica no maneja bits, sino qubits, que es lo que nos lleva a la superposición asumiendo ambos estados al mismo tiempo. Como consecuencia de ello, una computadora cuántica con 20 qubits podría asumir más de un millón de estados (2 elevado a 20). El problema viene dado porque esta superposición solo es posible mantenerla hasta que se miden los qubits, que entonces pasan a ser bits como si hubiéramos sacado al gato de la caja.

La computación cuántica se utiliza para realizar muchos cálculos de manera simultánea y de una sola vez, algo que las computadoras digitales no hacen, pues sus cálculos son individuales y secuenciales. La ventaja de la cuántica es que es capaz de realizar cálculos a escala y de un modo extraordinariamente rápido; la desventaja, que los resultados no son tan precisos pero, precisamente gracias a su velocidad, se pueden realizar múltiples repeticiones en un proceso de aproximación. Google, por ejemplo, hace tres años anunció que su computadora cuántica era capaz de realizar en tres minutos y veinte segundos un cálculo que a una supercomputadora convencional podría llevarle 10.000 años. Estos cálculos pueden ser particularmente útiles en química, ciencia de los materiales, etc.

La rivalidad entre Google e IBM en este campo es antológica. De hecho, algunos expertos de IBM prácticamente calificaron de patraña el anuncio de Google de 2019, afirmando que en China habían sido capaces de replicar el cálculo en poco más de cinco minutos con una supercomputadora convencional. Ahora, los expertos de IBM Quantum acaban de publicar un estudio en la revista Nature que puede marcar la diferencia en el campo de la física.

Mediante el uso de su procesador cuántico Eagle de 127 qubits, la compañía ha simulado el comportamiento de 127 imanes de barra atómica que, por sus reducidas dimensiones establecen un campo magnético demasiado complejo como para poder calcular su respuesta con supercomputadoras convencionales, aunque éstas incorporen tecnología de última generación. Pues bien, IBM ha conseguido realizar un primer cálculo en menos de una milésima de segundo. Lo más novedoso del experimento es que las imprecisiones de esta tecnología, conocidas como ‘ruido cuántico’ se han definido mucho mejor. El método para conseguirlo ha consistido en introducir ruido adicional a los cálculos, restando fiabilidad a los resultados pero revelando qué cantidad de ruido cuántico tiene qué efecto.

Los cálculos se realizaron un total de 600.000 veces y con esta definición –y descarte- del ruido cuántico fue posible llegar a un resultado muy óptimo de la magnetización total producida por los 127 imanes. Al contrastar los resultados con expertos de la Universidad de Berkeley, que emplean para ello algoritmos clásicos con técnicas de compresión modernas, éstos descubrieron que el resultado más correcto era el cuántico. Este método empleado para reducir el ruido se viene utilizando desde hace mucho tiempo en ordenadores convencionales o en la transmisión de datos, pero hasta la fecha no se le había sacado todo el partido en la computación cuántica. El descubrimiento sigue siendo una solución provisional, pero no cabe duda de que abre las puertas a nuevos cálculos que pueden marcar la diferencia en diversas disciplinas.