China planta cara a Google: el gigante asiático afirma haber alcanzado una supremacía cuántica superior

Interior de un ordenador cuántico
Interior de un ordenador cuántico
IBM Research (CC-BY-SA).

Científicos de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China en Hefei han publicado en la revista especializada Science una nueva hazaña tecnológica: el equipo ha desarrollado una computadora cuántica, llamada Jiuzhang, con la que aseguran haber arrebatado a Google la supremacía cuántica.

Hace poco más de un año, los de Mountain View informaron de que investigadores del laboratorio de computación cuántica de la compañía en Santa Bárbara, California, habían construido la primera máquina en lograr la supremacía cuántica y superar a las mejores supercomputadoras del mundo en cálculo cuántico.

Aquel ordenador cuántico del gigante tecnológico podía completar en 200 segundos una tarea que el ordenador convencional más rápido del mundo tardaría unos 10.000 años en realizar. La tecnología del equipo de investigadores chino reclama ser 10.000 millones de veces más rápido que el de Google.

Los dos sistemas funcionan de manera diferente. Google construye circuitos cuánticos utilizando metal superconductor superfrío, mientras que el equipo de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China registró su resultado manipulando fotones, partículas de luz.

Según el artículo, Jiuzhang es capaz de realizar al menos una tarea 100 billones de veces más rápido que las supercomputadoras más rápidas del mundo.

Cómo trabaja Jiuzhang

Para conseguir la ventaja computacional cuántica -término que ahora ha reemplazado en gran medida al anterior ‘supremacía cuántica’- China ha utilizado un circuito óptico al que ha asignado una tarea llamada ‘muestreo del bosón gaussiano’.

La luz está hecha de partículas conocidas como fotones, que son un tipo de bosón. Dentro de un circuito, los fotones viajan en diferentes direcciones.

La computadora china lo que hace es calcular la distribución de probabilidad de muchos bosones, que como decimos es una categoría de partícula fundamental que incluye fotones. El éxito de la prueba se mide en términos del número de fotones detectados. Utilizando rayos de luz láser, Jiuzhang logró detectar hasta 76 fotones en una prueba y un promedio de 43 en varias pruebas.

En pocas palabras, la computadora calcula la salida de un circuito complejo que usa luz. Esa salida se expresa como una lista de números. Su tiempo de cálculo para producir la lista de números para cada ejecución experimental fue de unos 200 segundos, mientras que la supercomputadora china más rápida, TaihuLight, habría tardado 2.500 millones de años -la mitad de la edad de la Tierra- en llegar al mismo resultado.

“Hemos demostrado que podemos usar fotones, la unidad fundamental de la luz, para probar el poder computacional cuántico mucho más allá de la contraparte clásica”, afirmó Jian-Wei Pan de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China en Hefei.

Aunque el dispositivo chino fue construido para resolver solo un tipo de problema, el científico subraya que este hito podría tener aplicaciones prácticas potenciales en la teoría de grafos, la química cuántica y el aprendizaje automático.

China vs. Google

La computadora china realiza sus cálculos -limitados a preguntas particulares sobre el comportamiento de las partículas de luz- utilizando circuitos ópticos. Por su parte, el dispositivo de Google, Sycamore, utiliza materiales superconductores en un chip y se parece más a la estructura básica de los ordenadores clásicos.

Los ordenadores clásicos realizan cálculos usando bits, que pueden tener uno de dos estados -típicamente representados por un 1 o un 0-. Sin embargo, los bits cuánticos o cúbits pueden ser 1 y 0 simultáneamente, multiplicando su rendimiento y permitiéndoles resolver problemas mucho más rápidamente -con menos operaciones se pueden hacer cálculos más potentes-.

Sycamore tiene 53 bits cuánticos hechos de circuitos superconductores que se mantienen a temperaturas ultrafrías.

Jian-Wei Pan y su equipo optaron por utilizar fotones como cúbits. Llevaron a cabo la tarea en una computadora cuántica fotónica que trabaja a temperatura ambiente.

Por el momento, y a diferencia del Sycamore de Google, el circuito fotónico del equipo chino no es programable, por lo que no se puede utilizar para resolver problemas prácticos.

Ventaja cuántica

Los equipos de los laboratorios académicos y corporativos han estado compitiendo fuertemente para demostrar la ventaja cuántica. Pero esta teoría no ha sido fácil de aplicar en la práctica y la construcción de computadoras cuánticas ha sido una desafiante tarea.

Según medios internacionales, China ha invertido mucho en computación cuántica para alcanzar esta proeza, y el gobierno de Xi Jinping ha gastado 10.000 millones de dólares en el Laboratorio Nacional de Ciencias de la Información Cuántica del país. También son líderes mundiales en redes cuánticas, transmitiendo a grandes distancias los datos codificados mediante mecánica cuántica.

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