El procesador cuántico fotónico Borealis ha alcanzado la supremacía cuántica. Y ha hecho morder el polvo a los demás
El primer grupo de investigación que anunció haber alcanzado la supremacía cuántica fue el equipo de Google liderado por John Martinis. El artículo científico en el que explicó con detalle cómo había logrado este hito fue publicado en Nature el 23 de octubre de 2019, y su conclusión fue impactante: su procesador cuántico Sycamore de 54 cúbits había resuelto en 200 segundos un problema que a un superordenador clásico le habría llevado 10 000 años.
En esto consiste, precisamente, la supremacía cuántica: es la capacidad que tienen algunos de los prototipos de ordenadores cuánticos actuales de resolver en un plazo de tiempo abarcable un problema que un superordenador clásico solucionaría en un plazo de tiempo inasumible dada su extensión. Sorprendentemente, el logro de Google fue superado catorce meses después.
En diciembre de 2020 un grupo de investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China y la Universidad Tsinghua de Pekín dirigido por Jian-Wei Pan publicó un artículo en Science en el que explicó cómo había logrado resolver en poco más de tres minutos utilizando un sistema cuántico un problema en el que los superordenadores clásicos más potentes del planeta habrían invertido 600 millones de años.
Desde entonces estos dos grupos de investigación y algunos otros han continuado llevando a cabo experimentos diseñados para afianzar la superioridad de los prototipos de ordenadores cuánticos actuales en la resolución de unos problemas muy específicos.
Sin embargo, el logro más espectacular si nos ceñimos a su complejidad lo ha alcanzado el grupo de investigación canadiense liderado por Jonathan Lavoie al resolver en tan solo 36 microsegundos un problema en el que, según estos científicos, un superordenador clásico pertrechado con el mejor algoritmo disponible invertiría 9000 años.
Borealis nos coloca más cerca de los ordenadores cuánticos funcionales
Durante la conversación que mantuvimos con Ignacio Cirac, que es uno de los padres fundacionales de la computación cuántica, en junio de 2021 este científico español nos explicó que los investigadores están trabajando en varias tecnologías diferentes que persiguen desarrollar cúbits de más calidad.
Los cúbits superconductores, las trampas de iones y los átomos neutros son algunas de las estrategias que están más desarrolladas, pero en su experimento el equipo de Jonathan Lavoie ha empleado un procesador cuántico fotónico programable al que ha bautizado como Borealis y que es capaz de operar a temperatura ambiental.
Como hemos visto, otros experimentos han alcanzado la supremacía cuántica antes, pero lo que hace tan relevante el hito que han logrado estos investigadores canadienses son las características de su experimento y sus posibles implicaciones.
En el artículo que han publicado en Nature explican que la codificación de información cuántica en pulsos secuenciales de luz permite mantener el entrelazamiento durante más tiempo utilizando una cantidad de componentes ópticos relativamente pequeña.
Esta estrategia es importante debido a que permite que el tamaño del circuito cuántico que está siendo ejecutado para resolver un problema específico no condicione de forma directa la complejidad y el tamaño del hardware que es necesario implementar en el prototipo de ordenador cuántico.
Además, estos investigadores aseguran que su tecnología les ha permitido minimizar las imperfecciones de su hardware y alcanzar una ventaja computacional en tiempo de ejecución 50 millones de veces superior a la que han arrojado otros ordenadores que también recurren a procesadores cuánticos fotónicos.
Este es el diseño del circuito óptico completamente programable que han puesto a punto los investigadores del equipo liderado por Jonathan Lavoie. En el artículo que han publicado en Nature exponen las evidencias que nos invitan a aceptar que los resultados de su experimento son correctos.
Los prototipos de ordenadores cuánticos con los que trabajan los investigadores actualmente solo nos permiten enfrentarnos a problemas muy específicos, y, además, carecen de la capacidad de enmendar sus propios errores.
Aún queda mucho por hacer para que sean viables los ordenadores cuánticos plenamente funcionales que puedan ser utilizados en la resolución de un abanico amplio de problemas, pero el experimento del equipo de Lavoie nos invita a mirar hacia el futuro con optimismo.
Y lo hace debido a que ha conseguido colocar los procesadores cuánticos fotónicos en el punto de mira. Cabe la posibilidad de que su contribución tanto en lo que se refiere a la implementación de un sistema de corrección de errores como a la necesidad de afrontar el escalado de los ordenadores cuánticos marque la diferencia. Crucemos los dedos para que sea así.