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La Edición Cuántica: Nunca conoces de verdad el futuro
Desde hace más de una década se debate si un ordenador cuántico representa una amenaza realista para la red de Bitcoin. Ya era un tema de conversación serio hace más de 13 años, cuando yo mismo descubrí Bitcoin por primera vez.
Ha habido bastante progreso, tanto en la teoría como en la ingeniería del mundo real, desde aquella época lejana en que yo no era más que un idiota torpe intentando averiguar qué estaba pasando aquí.
Desde entonces se han alcanzado dos hitos importantes que suponen una diferencia real en la probabilidad de que llegue a fabricarse un ordenador cuántico viable en algún momento de la próxima década más o menos. Eso no significa de por sí que vaya a alcanzar la ubicuidad, ni siquiera una relativa facilidad de acceso para quienes disponen de grandes cantidades de capital.
Pero es muy posible que en un futuro próximo se fabrique una serie de máquinas viables.
Mejoras en la corrección de errores
La primera gran mejora se ha dado en la corrección de errores. Para tener en cuenta el ruido inherente al trabajar con las cosas a esta escala tan diminuta, obtener un cúbit lógico que resulte útil en la computación exige en la práctica el uso de múltiples cúbits físicos redundantes.
El método más avanzado hasta ahora para lograrlo eran los códigos de superficie, una forma de agrupar varios cúbits físicos en una cuadrícula y usar algunos de ellos como cúbits de control que periódicamente «vigilan» a sus vecinos para asegurarse de que no se hayan producido errores internos en la superposición (sin colapsarla). Cada espacio vacío de la cuadrícula debe llenarse con cúbits de control.
Esta necesidad de cúbits de control genera una sobrecarga adicional que puede acercarse a 1,000 cúbits físicos por cada cúbit lógico en total, y empeora a gran escala porque los cúbits de control solo pueden vigilar a los cúbits inmediatamente contiguos. Así que cada agrupación de cúbits necesita tener controladores espaciados de forma equidistante.
Los códigos cuánticos de comprobación de paridad de baja densidad (qLDPC) eliminan este cuello de botella, al permitir que los cúbits de control vigilen a otros cúbits situados a grandes distancias (ya sea mediante pistas entrelazadas que comunican distintas secciones del chip, o moviendo físicamente los átomos como en el diseño de átomos neutros) a lo largo de todo el dispositivo. Esto ha permitido una reducción de 10x en la cantidad de cúbits físicos necesarios para producir un cúbit lógico fiable.
Y eso no es cualquier cosa. Aunque no se trate de una máquina plenamente funcional que avanza en ganar más eficiencia, sí son ganancias reales de eficiencia en los procesos de ingeniería que sustentan la producción de un ordenador cuántico plenamente funcional.
Avances en la demostración de los fundamentos
El segundo tiene que ver con una cuestión más fundamental en torno a la afirmación de que añadir más cúbits físicos conduce a una reducción del ruido global del sistema en lugar de a un aumento. En este punto eso sigue siendo, en realidad, pura teoría, y hay que tener presente que hasta el día de hoy nunca ha existido un ordenador cuántico plenamente funcional que haya realizado de principio a fin un cálculo del que un ordenador clásico sea incapaz.
Google llevó a cabo un experimento con sus chips Sycamore (y más tarde Willow) para verificar experimentalmente el efecto de añadir más cúbits físicos. Que quede muy claro: esto no fue una demostración de la ejecución de cálculos, sino simplemente una demostración de almacenamiento de información en memoria sin que se degradara.
Demostraron, mediante el uso de cúbits lógicos formados por un grupo de 17 cúbits físicos, un grupo de 49 cúbits físicos y un grupo de 101 cúbits físicos, que la tasa de error lógico —la frecuencia de corrupción de datos— disminuía a medida que aumentaba el número de cúbits físicos. Esta prueba superó un umbral crítico, en el que el cúbit lógico creado a partir de los cúbits físicos independientes mantenía la coherencia durante más tiempo que cualquier cúbit físico individual del que estaba compuesto.
De nuevo, esto no es un salto hacia un ordenador cuántico plenamente funcional que ejecute cálculos de los que las máquinas clásicas son incapaces, pero sí es un avance real que demuestra una de las suposiciones fundamentales que subyacen a los ordenadores cuánticos.
IA
Y estas no son las únicas cosas para las que estamos encontrando mejores soluciones en este ámbito. La inteligencia artificial se ha convertido en un componente importante de estos sistemas. Se está usando en el propio proceso de leer y decodificar la información de un ordenador cuántico, un gran cuello de botella a la hora de aprovecharlo realmente a gran escala.
La IA también se está usando en el desarrollo de nuevos algoritmos cuánticos optimizados para este tipo de máquinas y, dada la reciente oleada de casos en que la IA ayuda a resolver (o incluso a refutar conjeturas existentes) grandes problemas del campo de las matemáticas, no es un salto tan descabellado plantearse la posibilidad de grandes avances impulsados por la IA.
Se le está dando el mismo uso en el diseño concreto de los circuitos cuánticos físicos que se construyen con distintas arquitecturas. En realidad, este es un problema muy complejo: encontrar la forma óptima de disponer las puertas cuánticas en un espacio físico para minimizar el ruido a nivel cuántico, sin generar tanto espacio vacío que se introduzcan latencia, ineficiencia y otros problemas por resolver.
Es un factor que muy bien podría acelerar enormemente el progreso en la resolución de los problemas fundamentales necesarios.
Perspectivas de futuro
En última instancia, en mi opinión, todo se reduce a una pregunta: ¿se sostiene realmente la suposición de que añadir más cúbits físicos reduce el ruido cuando se trata de la computación y de la manipulación activa de la información cuántica?
Si esa suposición se sostiene y no queda refutada experimentalmente en algún momento del futuro próximo, entonces creo que hay un caso muy realista para que se produzca un ordenador cuántico viable en los próximos diez años.
Se está destinando una cantidad enorme de recursos a este problema, hay avances significativos (aunque no abrumadores) en la resolución de partes del problema y, si fundamentalmente existe una forma de hacer algo, los seres humanos suelen dar con ella.
No digo que sea momento de entrar en pánico, pero no descartes la posibilidad.
Este artículo aparece en la última edición impresa de Bitcoin Magazine, la Edición Cuántica. Lo compartimos aquí como un adelanto de las ideas que se exploran a lo largo de todo el número.
Esta publicación La Edición Cuántica: Nunca conoces de verdad el futuro apareció primero en Bitcoin Magazine y está escrita por Shinobi.
Fuente: BitcoinMagazine
