Se están produciendo muchas tonterías y artimañas al informar sobre lo que puede hacer el nuevo chip cuántico de Google, Willow. Satyen K. Bordoloi intenta separar el trigo de la paja.


El reciente anuncio de Google sobre su chip de computación cuántica Willow, por decirlo suavemente, ha vuelto loco al mundo. ¿Y por qué no lo haría? Google afirma en su blog/comunicado de prensa/anuncio que «Willow realizó un cálculo de referencia estándar en menos de cinco minutos que le tomaría a una de las supercomputadoras más rápidas de la actualidad 10 septillones (es decir, 10²⁵) años, un número que excede ampliamente la edad del Universo».

Alucinante, ¿verdad? Pero ¿qué significa esta afirmación?

Si Willow puede hacer tales cálculos de la velocidad de la luz, ¿significa eso que puede calcular todos los miles de millones de sistemas digitales del mundo en cuestión de segundos? ¿O que arrojemos todas nuestras supercomputadoras a los basureros de la historia y que el mundo no necesite más GPU NVIDIA H100 sino unos pocos chips Willow? Extraño, ¿verdad? Sin embargo, los medios técnicos y tradicionales propagan tales mitos al informar sobre este desarrollo sin un pensamiento crítico. Mientras tanto, los ‘expertos’ en las redes sociales se están volviendo locos con las teorías de universos paralelos y líneas de tiempo, como si Willow no fuera un chip cuántico sino la próxima película de Marvel.

Quantum System One, una computadora cuántica de IBM de 2019 con 20 qubits superconductores (Imagen cortesía: Wikipedia)

Si bien el desarrollo representa un progreso genuino en la computación cuántica, el entusiasmo que lo rodea merece un escrutinio. Entonces, examinemos qué es Willow, qué puede hacer y si las grandiosas afirmaciones sobre su potencial coinciden con la realidad.

Primero, un descargo de responsabilidad que la mayoría de los artículos sobre Willow pasan por alto: el de la insuficiencia del autor.

Desafíos de presentación de informes: Informar sobre la IA es complicado, pero hacerlo sobre la computación cuántica es una locura. Con la IA, hace ocho años comencé a pensar en ella como inteligencia extraterrestre, como si fuera una especie. Fueron necesarios años de estudio para comprender los conceptos lo suficiente como para escribir sobre IA con autoridad vacilante. A pesar de estudiar física cuántica durante una década y computación cuántica durante los últimos años, su comprensión total se me escapa para estar totalmente de acuerdo o en desacuerdo con el comunicado de prensa Willow de Google. Por lo tanto, este es un intento de equilibrar el reconocimiento de lo innovador en Willow sin dejarse llevar por ello, al mismo tiempo que admito mis limitaciones e intento descomponer conceptos complejos en términos simples.

Entendiendo el sauce: Como todas las computadoras cuánticas, Willow emplea circuitos superconductores y opera a temperaturas cercanas al cero absoluto. Lo que lo distingue es su conectividad qubit mejorada y sus niveles de ruido reducidos, que según Google ayudarán a cerrar la brecha entre las ventajas cuánticas teóricas y las aplicaciones prácticas. Más importante aún, su arquitectura de computación cuántica muestra mejoras en los tiempos de coherencia de los qubits y en las tasas de error en comparación con sus predecesores.

Un acercamiento a una oblea de computadoras cuánticas D-Wave (Imagen cortesía: Wikipedia)

Las computadoras cuánticas son inherentemente propensas a errores debido a la naturaleza frágil de los qubits y los efectos del ruido, la decoherencia y las imperfecciones en el funcionamiento de las puertas. Son las correcciones de errores cuánticos en estos sistemas las que mantienen la precisión computacional. Sin embargo, las altas tasas de error del 1% al 0,1% abruman los mecanismos de corrección, haciendo imposible que una computadora cuántica realice cálculos precisos. Por lo tanto, una corrección eficaz del error cuántico necesita que las tasas de error estén por debajo de un umbral crítico para corregir los errores más rápido de lo que se acumulan.

Logros técnicos versus aplicaciones prácticas: Las especificaciones técnicas de Willow son impresionantes sobre el papel. Google informa tiempos de coherencia (que permiten aprovechar los principios de la mecánica cuántica para realizar cálculos) en el rango de milisegundos y tasas de error que muestran una marcada mejora con respecto a las generaciones anteriores. Sin embargo, estas métricas por sí solas no cuentan la historia completa sobre la utilidad práctica.

Imagínese tener una nave espacial de última generación capaz de realizar viajes interestelares a velocidades fenomenales. Si bien es un logro tecnológico increíble, no ayuda mucho cuando solo necesitas ir de compras. De manera similar, las capacidades de Willow, aunque teóricamente poderosas, pueden no traducirse directamente en la resolución de problemas del mundo real, al menos en el corto plazo.

Willow emplea circuitos superconductores para lograr cálculos cuánticos (Imagen cortesía)

El problema del bombo publicitario: El campo de la computación cuántica ha desarrollado un patrón preocupante de afirmaciones de marketing sobrevaloradas. El anuncio de Willow es la última víctima. Los medios de comunicación las recogen y añaden condimentos de declaraciones sensacionalistas a estas afirmaciones. Algunos medios han afirmado que la computación cuántica resolverá el cambio climático en unos meses, que hará obsoletas las computadoras clásicas, que puede descifrar cualquier cifrado instantáneamente o que revolucionará el descubrimiento de fármacos de la noche a la mañana. Los peores son los que afirman que Willow puede calcular tan rápido porque accede a universos paralelos.

Todas estas afirmaciones malinterpretan fundamentalmente tanto las capacidades de la computación cuántica como la complejidad de todo, desde la ciencia climática y la computación en general hasta los principios de la teoría de cuerdas, que postuló por primera vez los universos paralelos.

El efecto de la cámara de eco: Un aspecto particularmente preocupante de la cobertura de la computación cuántica es lo que podríamos llamar la «cámara de eco cuántica». Muchos comentaristas e incluso algunos periodistas de tecnología parecen estar repitiendo los comunicados de prensa de Google sin comprender completamente la tecnología subyacente. Esto ha dado lugar a varias tendencias preocupantes en el campo.

Las limitaciones técnicas a menudo se minimizan o se ignoran por completo, mientras que las expectativas sobre los plazos se vuelven cada vez más irreales. Esto puede dar lugar a que las decisiones de inversión se basen en información incompleta o mal entendida. Quizás lo más preocupante es que la comprensión pública de la computación cuántica se aleja cada vez más de la realidad, rayando en lo fantástico a medida que se propagan estos conceptos erróneos.

Representación de Google de una matriz 2D de qubits solo con interacciones con el vecino más cercano (Imagen cortesía)

Lo que Willow realmente puede y no puede hacer: Desde ejecutar circuitos cuánticos con tiempos de coherencia mejorados hasta demostrar ventajas cuánticas en casos de prueba específicos y limitados, hasta avanzar en la comprensión de la corrección de errores y el control de qubits y servir como una valiosa plataforma de investigación para un mayor desarrollo de algoritmos cuánticos, Willow es un ganador. Es un paso esencial en el desarrollo de hardware cuántico.

Sin embargo, sus limitaciones son significativas, a menudo subestimadas y no muy diferentes de otros sistemas de computación cuántica. El sistema no puede ejecutar algoritmos cuánticos significativos a escala y requiere una amplia corrección de errores, lo que limita gravemente sus aplicaciones prácticas. Todavía opera dentro de las limitaciones de la era NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum) y no puede superar a las computadoras clásicas en la mayoría de las aplicaciones del mundo real.

Sin embargo, el punto más esencial a recordar es que la estimación de Willow por parte de Google se basa en cálculos matemáticos y pruebas de estabilidad en lugar de la resolución real de aplicaciones del mundo real. Si lo pensamos bien, realizar “un cálculo de referencia estándar en menos de cinco minutos que le tomaría a una de las supercomputadoras más rápidas de la actualidad 10 septillones (es decir, 10²⁵) años” no significa que Google realmente haya resuelto un cálculo que tomó tanto tiempo; pero que es una extrapolación basada en simulaciones matemáticas.

Las capacidades cuánticas de Google ya son lo suficientemente potentes como para no necesitar marketing innecesario ni publicidad mediática (Imagen cortesía)

Ese número se alcanzó utilizando modelos matemáticos para estimar cómo escalaría el rendimiento de una computadora clásica en la misma tarea a medida que aumenta el tamaño del problema. ¿Alguna vez has oído hablar de “muchos resbalones entre la copa y el labio”? Willow y otros sistemas cuánticos encontrarán sus deslices a medida que entren en el mundo de las aplicaciones del mundo real.

Una mirada más realista al futuro: Si bien Willow representa un progreso genuino en la investigación de la computación cuántica, es mejor entenderlo como un paso gradual hacia adelante que como un salto revolucionario. En el corto plazo de uno o dos años, podemos esperar mejores capacidades de investigación para el desarrollo de algoritmos cuánticos, una mejor comprensión de los métodos de corrección de errores y avances incrementales en la coherencia y el control de los qubits.

En un plazo de tres a cinco años, podríamos ver demostraciones de la ventaja cuántica en aplicaciones específicas y limitadas, el desarrollo de métodos de corrección de errores más prácticos y una mejor comprensión del diseño de algoritmos cuánticos. Sin embargo, a largo plazo podríamos ver posibles aplicaciones prácticas en campos especializados, posibles avances en la corrección de errores y una mejor integración con los sistemas informáticos clásicos.

La corrección de errores cuánticos es crucial para mantener la precisión computacional en las computadoras cuánticas (Imagen cortesía)

En lugar de quedar atrapados en afirmaciones sensacionalistas, deberíamos apreciar a Willow por lo que es: un importante paso adelante en la investigación de la computación cuántica que nos ayudará a comprender mejor sus desafíos y posibilidades. El verdadero avance no vendrá de un solo anuncio como este, sino del progreso constante e incremental de miles de investigadores que trabajan para resolver los desafíos fundamentales de la computación cuántica en todo el mundo.

Un reconocimiento a su trabajo silencioso, por encima de la exageración de Willow, sería útil para el campo ’10 septillones’ de veces mejor.

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