Sergio Boixo, f¨ªsico de Google Quantum IA: ¡°Estamos muy cerca de tener un ordenador cu¨¢ntico sin errores¡±

Sergio Boixo, leon¨¦s que cumplir¨¢ este a?o medio siglo, fue fil¨®sofo antes que matem¨¢tico, f¨ªsico e ingeniero. Y esa trayectoria le ayud¨® a ser flexible en la forma de pensar sobre el mundo. Desde hace una d¨¦cada, forma parte de Quantum Artificial Intelligence (IA), el grupo de investigaci¨®n de Google que ha abierto en febrero una de las puertas m¨¢s esperadas de la computaci¨®n cu¨¢ntica: ¡°La demostraci¨®n de que es posible reducir los errores a medida que aumenta el tama?o del sistema y registrar tasas de fallos suficientemente bajas para ejecutar algoritmos cu¨¢nticos ¨²tiles¡±. Este hallazgo le permite augurar que estamos ¡°muy cerca¡± de un ordenador sin errores que aproveche el potencial del universo subat¨®mico y con ¨¦l, una nueva era de descubrimientos.

Pregunta. En el amor hay superposici¨®n de estados, decoherencia¡­ ?Servir¨ªa para explicar la mec¨¢nica cu¨¢ntica?

Respuesta. No describir¨ªa el amor en t¨¦rminos de qu¨ªmica y f¨ªsica. No s¨¦ si eso tiene mucho que ver con el amor. No lo reducir¨ªa a f¨ªsica y qu¨ªmica. Si lo haces, deja de ser amor.

P. ?Podr¨ªa explicar de forma comprensible qu¨¦ es la computaci¨®n cu¨¢ntica?

R. Todo el mundo sabe, m¨¢s o menos, lo que es computaci¨®n o tiene una experiencia bastante directa porque todos tenemos ordenadores y tel¨¦fonos m¨®viles. Ha sido una de las revoluciones tecnol¨®gicas del siglo pasado. La mec¨¢nica cu¨¢ntica es una disciplina m¨¢s antigua incluso que la inform¨¢tica porque empieza a principios del siglo XX. Es la disciplina cient¨ªfica moderna que explica que la f¨ªsica y la qu¨ªmica no funciona como pens¨¢bamos y subyace en muchas de las tecnolog¨ªas que usamos, como los chips que hacen que la computaci¨®n sea posible o las pantallas planas. La computaci¨®n cu¨¢ntica es hacer computaci¨®n con las reglas de la mec¨¢nica cu¨¢ntica, que son distintas.

P. ?Pero a¨²n no podemos hablar de un computador cu¨¢ntico?

R. Estamos muy cerca. El anuncio que hemos hecho en febrero est¨¢ relacionado con eso. La raz¨®n por la que no tenemos lo que yo llamar¨ªa un ordenador cu¨¢ntico, que programa y funciona sin fallos, es porque tenemos que corregirlos. Y es lo que hemos anunciado: la correcci¨®n de errores es posible. Todav¨ªa tenemos que reducir m¨¢s la tasa, pero a finales de esta d¨¦cada, si somos optimistas, lo vamos a tener. Es nuestra hoja de ruta.

P. ?Y qu¨¦ ventajas aportar¨¢?

R. Es dif¨ªcil saber cu¨¢les van a ser las aplicaciones de un ordenador cu¨¢ntico sin un ordenador cu¨¢ntico. Desde hace m¨¢s de un siglo estamos trabajando en intentar resolver problemas de mec¨¢nica cu¨¢ntica, es decir, de qu¨ªmica y de f¨ªsica, que son la base de la industria: mejores bater¨ªas, por ejemplo, o superconductores para transportar electricidad sin p¨¦rdidas de energ¨ªa o el desarrollo de fertilizantes de forma eficiente o de f¨¢rmacos y vacunas o avances en el ¨¢rea de datos cl¨¢sicos o topol¨®gicos o en finanzas. Hay muchos problemas que no se pueden resolver con un ordenador cl¨¢sico y esa va a ser una de las grandes aplicaciones.

Hay muchos problemas que no se pueden resolver con un ordenador cl¨¢sico y esa va a ser una de las grandes aplicaciones

P. ?Cu¨¢les son las limitaciones para conseguir el ordenador cu¨¢ntico?

R. Las dos limitaciones principales son de hardware [elementos materiales] y de software [programaci¨®n]. El anuncio que hemos hecho ha sido posible porque hemos trabajado en el software, en los protocolos de correcci¨®n de errores, en mejores decodificadores y controles, pero gran parte del avance se debe a que hemos mejorado el hardware en los ¨²ltimos a?os para poder demostrar que la correcci¨®n de errores escala. Ya no es una competici¨®n entre un c¨¢lculo con un procesador cu¨¢ntico y un superordenador cl¨¢sico, como en 2019. El hardware que ten¨ªamos en ese momento ten¨ªa demasiados errores f¨ªsicos para hacer la demostraci¨®n que hemos hecho. Ha mejorado sustancialmente en los ¨²ltimos a?os y tiene que seguir mejorando para los siguientes hitos de nuestra hoja de ruta y, sobre todo, reducir los errores f¨ªsicos de nuestros c¨²bits [bit cu¨¢ntico].

P. ?Cu¨¢ndo ser¨¢ la tasa de error lo suficientemente baja?

R. En nuestra hoja de ruta, creemos que en dos o tres a?os. La demostraci¨®n que hemos hecho ahora es un prototipo de c¨²bit l¨®gico sin errores, igual que los ordenadores cl¨¢sicos tienen bits l¨®gicos sin errores. Para conseguirlo necesitamos hacer correcci¨®n de errores y que funcione. Un c¨²bit l¨®gico agrupa muchos c¨²bits f¨ªsicos para tener redundancia, informaci¨®n redundante que te permite hacer correcci¨®n de errores. Si un c¨²bit f¨ªsico falla y otros no, tienes que ser capaz de poner m¨¢s c¨²bit f¨ªsicos, pero estos tienen errores. Tenemos que llegar a una tasa de error lo suficientemente baja para que, al poner m¨¢s c¨²bits f¨ªsicos, los fallos no aumenten, sino que disminuyan. Es lo que ha empezado a ocurrir ahora: hemos sido capaces de poner m¨¢s c¨²bits f¨ªsicos y tener menos errores. Es el progreso que creemos necesario y lo publicamos para compartirlo, porque a¨²n hay mucha tecnolog¨ªa que es necesaria para ser capaz de desarrollar un ordenador cu¨¢ntico que todav¨ªa no tenemos y nosotros no vamos a desarrollar tampoco toda esta tecnolog¨ªa. Dependemos de una cadena que tiene que conseguirlo y esperamos que eso tambi¨¦n ocurra en dos o tres a?os.

La criptograf¨ªa poscu¨¢ntica es un problema como el del a?o 2000, cuando hubo que actualizar los ordenadores. No pas¨® nada y no creo que pase nada

P. Igual que un ordenador cu¨¢ntico abre infinitas posibilidades positivas, ?amenaza la seguridad en internet?

R. Hay mucho esfuerzo y mucho desarrollo te¨®rico para encontrar soluciones. Es lo que se llama criptograf¨ªa poscu¨¢ntica. Se ha estado trabajando en este proyecto en la ¨²ltima d¨¦cada con m¨¢s intensidad. Es un problema como el del a?o 2000, cuando hubo que actualizar los ordenadores para el cambio de milenio. No habr¨¢ que cambiar todo el software cl¨¢sico, sino solo los algoritmos de cifrado. Y sabemos c¨®mo actualizarlo, aunque sigue siendo un proyecto importante en el que hay mucha gente trabajando. No pas¨® nada en el a?o 2000 y no creo que pase nada ahora.

P. ?Tiene Latinoam¨¦rica algo que decir en computaci¨®n cu¨¢ntica? ?Habr¨¢ un Sycamore, el procesador cu¨¢ntico de Google, en Espa?a, M¨¦xico o Brasil, por ejemplo?

R. Latinoam¨¦rica tiene pioneros en el campo de la computaci¨®n cu¨¢ntica y eso sigue siendo as¨ª. Hay centros importantes de investigaci¨®n en todos los pa¨ªses, cada vez m¨¢s. No todo el mundo tiene que hacer c¨²bits. Si es as¨ª, no tendremos un ordenador cu¨¢ntico. Dependemos de que compa?¨ªas especializadas hagan tambi¨¦n otro de los componentes y es lo que estamos viendo que empieza a ocurrir. Al principio ser¨¢n coprocesadores experimentales especializados para algunos c¨¢lculos. La computaci¨®n se hace a trav¨¦s de la nube y se establece esta relaci¨®n simbi¨®tica donde hay centros especializados interesantes que proveen capacidad de c¨¢lculo que usan muchas otras empresas. Creemos que as¨ª se va a desarrollar la computaci¨®n cu¨¢ntica: los primeros procesadores especializados estar¨¢n en centros de c¨¢lculo accesibles para todo el mundo. De hecho, parte de lo que nosotros [Google] hacemos es intentar ayudar a formar la mano de obra especializada que har¨¢ falta m¨¢s para poder trabajar con estos procesadores. En t¨¦rminos de aplicaciones, nuestro trabajo es open source [c¨®digo abierto]. Hemos desarrollado un simulador, de manera que cualquiera puede ir a nuestra p¨¢gina web, pinchar en un enlace y empezar a programar. Todo esto, ahora mismo, es c¨®digo abierto y gratis para fomentar que las aplicaciones se vayan desarrollando en todos los pa¨ªses.

P. ?En qu¨¦ le ha ayudado la filosof¨ªa para la computaci¨®n cu¨¢ntica?

R. Empec¨¦ a estudiar filosof¨ªa antes de aprender mec¨¢nica cu¨¢ntica y me ayud¨® a olvidar la idea preconcebida que tenemos de c¨®mo es el mundo. En filosof¨ªa aprendes a dejar de lado tus ideas, a ser m¨¢s flexible, a que no hay evidencia de un objeto separado del sujeto, que no hay un objeto sin observador. En f¨ªsica cu¨¢ntica, esta idea de que a lo mejor colapsa la funci¨®n de onda, por ejemplo, pues ya no te resulta tan extra?a porque estamos hablando de fen¨®menos y siempre hay un observador implicado en ellos. Los c¨²bits no pueden estar totalmente aislados y observarlos es introducir errores. En la correcci¨®n de errores usamos superconductores que pueden ser controlados y observables, aunque tienen muchos errores. Pero no usamos neutrinos, que son muy coherentes, pero no podemos controlarlos ni medirlos.

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