El MotínChina acaba de lograr la supremacía cuántica. Es decir, sus investigadores han conseguido crear un sistema cuántico tan potente que realiza una tarea casi imposible de llevar a cabo con los ordenadores clásicos. En concreto, el equipo llamado Jiuzhang ha podido resolver en tan solo 200 segundos un problema que al superordenador clásico más avanzado del mundo, la supercomputadora japonesa Fugaku, le costaría 600 millones de años en completar. Un hito,no exento de polémica, que se logra por segunda vez en la historia, después de que Google, con su chip Sycamore, lograra lo mismo en octubre de 2019. Los resultados acaban de publicarse en la revista «Science».
La proeza del equipo dirigido por Jian-Wei Pan, de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, reside en la forma en que han conseguido la supremacía cuántica . Los ordenadores clásicos se comunican entre ellos a través de «bits», el lenguaje binario que, a través de complejos cálculos matemáticos, convierte la información en unos y ceros. Sin embargo, en computación cuántica, los sistemas «hablan» en «cúbits», que pueden ser 1 y 0 a la vez (por el mismo principio que rige al famoso gato Schrodinger , vivo y muerto al mismo tiempo), lo que multiplica exponencialmente el rendimiento de esta tecnología. Es decir, con muchas menos operaciones, se pueden hacer cálculos mucho más potentes, lo que en la era del Big Data es una ventaja enorme (de ahí que grandes empresas como Google e IBM estén invirtiendo ingentes cantidades de dinero en esta tecnología).
Las formas de conseguir la supremacía cuántica
Para conseguir estos cúbits teóricos hay que crear un sistema físico que los transporte y los manipule.Google lo consiguió a través de cúbts superconductores. Pero hay otras formas: desde trampas de iones a las exóticas cuasipartículas de Majorana, todos intentan crear un sistema que demuestre que estas nuevas máquinas cuánticas pueden realizar una tarea o un cálculo que esté completamente fuera de las capacidades de cualquier ordenador convencional. China lo ha logrado a través de un circuito óptico del muestreo de bosones: empleando una extraña propiedad cuántica de las partículas de luz (fotones), que viajan aleatoriamente en diferentes direcciones dentro de un circuito.
«No han creado un ordenador cuántico per se, sino un circuito óptico muy sofisticado que trabaja con luz cuántica», explica a ABC Juan José García Ripoll, físico teórico del Instituto de Física Fundamental (dependiente del CSIC). «Pero se trata de un experimento extremadamente difícil de llevar a cabo por la cantidad de elementos que tiene, por el uso de luz cuántica y la dificultad de mantener la coherencia cuántica de todo el sistema».
«Bolas» que se multiplican y dividen
Este circuito es, de forma muy simple, algo así como una máquina de Galton: imaginemos un tablero vertical con varias filas de clavos. Desde arriba, caen bolas que botan de forma aleatoria sobre los clavos, llevando a las pelotas hacia un camino u otro hasta alcanzar la parte inferior del tablero. En el muestreo de bosones, las bolas serían los fotones (que son un tipo de bosón) y, los clavos, dispositivos ópticos o espejos, que hacen que la luz se propague en diferentes direcciones.
Sin embargo, las «pelotas» de luz cuántica no se comportan igual que las bolas físicas: los fotones poseen una extraña propiedad que se muestra cuando viajan a través de un divisor de haz (un espejo de los anteriores), que divide un solo rayo en dos que se propagan en diferentes direcciones. De forma paralela, si dos fotones idénticos golpean el espejo exactamente al mismo tiempo, no se separan entre sí y viajan en la misma dirección. Es decir, como si esas bolas físicas pudieran, en cada encuentro con un espejo, multiplicarse en dos o, en caso de llegar al mismo a la vez, convertirse en una sola.
La cuestión aquí sería averiguar los posibles caminos de los fotones en el circuito y su destino final (cuántos salen y por dónde), una tarea que se complica cuantas más partículas de luz, entradas, salidas, caminos y espejos hay en el circuito, además de por la extraña capacidad de los fotones de dividirse o agruparse de forma aleatoria. De ahí que a las computadoras clásicas les cueste mucho más trabajo elaborar estos cálculos. Sin embargo, al sistema cuántico chino la tarea solo le ha costado 200 segundos, consiguiendo así la supremacía cuántica.
«Estudiar experimentalmente todo eso y sacar toda la estadística es laborioso, pero ellos han demostrado que es posible», afirma García Ripoll.
Agregar comentario