Amazon Web Services (AWS) presentó Ocelot, un nuevo chip de computación cuántica que puede reducir los costes de implementación para la corrección cuántica de errores hasta en un 90%, en comparación con los enfoques actuales. Desarrollado por el equipo del Centro de Computación Cuántica de AWS, en el Instituto Tecnológico de California, Ocelot representa un gran avance en la búsqueda de la construcción de computadoras cuánticas tolerantes a fallas capaces de resolver problemas de relevancia comercial y científica que están fuera del alcance de las actuales computadoras convencionales.
AWS ha utilizado un diseño novedoso para la arquitectura de Ocelot, incorporando la corrección de errores desde cero y utilizando el “cat qubit”. Los cat qubit -llamados así por el famoso experimento mental del gato de Schrödinger- suprimen intrínsecamente ciertas formas de error, reduciendo los recursos necesarios para la corrección de errores cuánticos. Gracias a este nuevo enfoque con Ocelot, los investigadores de AWS han combinado por primera vez la tecnología de cat qubit y componentes adicionales de corrección de errores cuánticos en un microchip que puede fabricarse de forma escalable mediante procesos propios de la industria microelectrónica.
La historia demuestra que los avances importantes en informática se han logrado replanteando los componentes de hardware, puesto que esto tiene un impacto significativo en el coste, el rendimiento e incluso la viabilidad de una nueva tecnología. La revolución informática comenzó realmente cuando el transistor sustituyó al tubo de vacío, lo que permitió reducir el tamaño de las computadoras hasta convertirlas en las laptops actuales, mucho más potentes, fiables y baratas. La elección del elemento constructivo adecuado para escalar es fundamental, y el anuncio representa un paso importante en el desarrollo de medios eficientes para escalar a computadoras cuánticas prácticas y tolerantes a fallos.
Uno de los mayores retos de las computadoras cuánticas es que son increíblemente sensibles a los cambios más pequeños o al “ruido” de su entorno. Las vibraciones, el calor, las interferencias electromagnéticas de los celulares y las redes Wi-Fi, o incluso los rayos cósmicos y la radiación del espacio exterior, pueden sacar a los qubits de su estado cuántico, provocando errores en el cálculo que se está realizando. Hasta ahora, esto ha dificultado enormemente la construcción de computadoras cuánticas capaces de realizar cálculos fiables y sin errores de una complejidad significativa.
Para resolver este problema, las computadoras cuánticas recurren a la corrección cuántica de errores, que utiliza codificaciones especiales de la información cuántica en múltiples qubits -en forma de qubits “lógicos”- para proteger la información cuántica del entorno. Esto también permite detectar y corregir los errores a medida que se producen. Por desgracia, dado el gran número de qubits necesarios para obtener resultados precisos, los métodos actuales de corrección cuántica de errores tienen un costo enorme y, por tanto, prohibitivo.
Una forma de pensar en la corrección cuántica es en el contexto del control de calidad en la fabricación, y la diferencia entre necesitar un punto de inspección para detectar todos los defectos, en lugar de 10 puntos de inspección. En otras palabras, ofrece el mismo resultado, pero con menos recursos y una mejora general del proceso de fabricación. Al reducir la cantidad de recursos necesarios mediante enfoques como el de Ocelot, las computadoras cuánticas pueden construirse más pequeñas, más confiables y a menor costo. Todo ello acelera el camino hacia la utilización de la computación cuántica en aplicaciones futuras en el mundo real, como el aumentar la rapidez en el descubrimiento y desarrollo fármacos, la producción de nuevos materiales, la capacidad de hacer predicciones más precisas sobre estrategias de riesgo e inversión en los mercados financieros, y muchas más.
¿Cómo funcionan las computadoras cuánticas?
Las computadoras cuánticas pueden impulsar grandes avances en la sociedad y la tecnología, desde la criptografía hasta la ingeniería de nuevos materiales. La principal diferencia entre las computadoras convencionales o «clásicas» que utilizamos hoy en día y las cuánticas, es que los primeros utilizan bits (representados normalmente como un valor digital de 1 o 0) como unidad básica de información. En cambio, las computadoras cuánticas utilizan bits cuánticos o qubits, generalmente partículas elementales como electrones o fotones, para realizar los cálculos. Los científicos pueden aplicar pulsos electromagnéticos sincronizados con precisión para manipular el llamado estado cuántico del qubit, que puede ser 1 y 0 al mismo tiempo. Este increíble comportamiento, cuando se realiza en muchos qubits, permite a una computadora cuántica resolver algunos importantes problemas exponencialmente más rápido de lo que podría hacerla una computadora clásica.
