Doce años después de su fundación, Google Quantum AI sigue comprometido con su misión de crear un ordenador cuántico capaz de resolver problemas que actualmente son intratables. Dos recientes anuncios destacan su avance en este ambicioso objetivo.
Primero, la colaboración con Atlantic Quantum, una startup derivada del MIT, introduce una innovadora pila de chips modulares con electrónica de control superconductora integrada en el frío del criostato. Esta tecnología propone simplificar el incrementado número de qubits sin complicaciones en el cableado. Segundo, se presentan los resultados del chip cuántico Willow, que muestra una reducción exponencial de errores al aumentar el tamaño del sistema, logrando una ventaja notable en la prueba de random circuit sampling (RCS): una tarea que Willow realiza en menos de cinco minutos y que le tomaría 10^25 años a un superordenador.
El equipo de Atlantic Quantum se enfoca en cómo escalar el sistema, mientras que el desarrollo de Willow aborda por qué ha sido tan complicado. Juntos, diseñan una ruta clara hacia un ordenador cuántico de gran escala con corrección de errores, un objetivo perseguido por la industria desde hace décadas.
Atlantic Quantum ofrece una solución para un viejo desafío: la complejidad del cableado en las máquinas cuánticas. Su enfoque hacia la co-integración de qubits y electrónica en el frío del procesador promete reducir latencias, aumentar la densidad y simplificar el escalado del sistema. Google ve esta integración como un acelerador de su hoja de ruta, no solo para aumentar el número de qubits, sino también para mejorar su calidad y avanzar hacia aplicaciones prácticas y corrección de errores a gran escala.
Por su parte, Willow, respaldado por una publicación en Nature, demuestra que con un aumento en qubits, los errores disminuyen a la mitad en cada escalado. Este es un paso crucial para la corrección de errores cuánticos, mostrando que es posible construir qubits lógicos escalables. Además, en el RCS, Willow supera a los superordenadores actuales, evidenciando una brecha que crece a doble exponencial con el avance de los procesadores cuánticos.
La estrategia de Google no es solo sobre el número de qubits, sino sobre la calidad del sistema total, integrando arquitectura, fabricación, calibración y manejo de qubits. Con Willow, que presenta 105 qubits, Google da un significativo paso adelante al demostrar mejoras tanto en hardware como en resultados algorítmicos.
La corrección de errores cuántica es esencial para avanzar de prototipos ruidosos a computación útil. Basado en la idea de Peter Shor de 1995, agrupar qubits físicos en uno lógico y corregir fallos es solo viable si los errores disminuyen de manera exponencial, como lo logra Willow al escalar de 3×3 a 7×7.
Google reconoce que el siguiente desafío es demostrar un cálculo cuántico no replicable por máquinas clásicas pero útil en el mundo real, como química, materiales o IA. Con recursos abiertos y un curso sobre corrección de errores en Coursera, Google fomenta la colaboración en la creación de algoritmos que exploren estos avances.
Finalmente, la producción de Willow en una instalación exclusiva en Santa Bárbara marca una diferencia clave. El enfoque en la ingeniería de sistemas logra que los procesadores cuánticos no solo tengan buenos números individuales, sino que sostengan un rendimiento completo al unirse todos los elementos.
En resumen, Google avanza hacia la creación de qubits y puertas lógicas con errores mínimos, acercándose a aplicaciones comerciales relevantes en diversas áreas como fármacos, optimización de baterías, materiales para energía alternativa e IA, con un camino más sólido gracias a su reciente progreso tecnológico y colaboraciones estratégicas.
