Supremacía cuántica, un término de película que Google comprobó y volvió viral

El estudio de Google sobre un experimento de “supremacía cuántica” realizado con un procesador capaz de hacer un cálculo en tres minutos que en principio tomaría 10.000 años, que se filtró en septiembre por error, fue publicado este miércoles en la revista Nature.

El estudio fue brevemente difundido en el portal de la Nasa, y revelado a continuación por el Financial Times el 21 de septiembre, aunque luego lo retiró.

Un equipo de investigadores de Google describe en éste cómo lograron crear un procesador, llamado Sycamore, capaz de realizar un cálculo en 200 segundos, mientras que una supercalculadora “clásica” hubiera necesitado, para el mismo, según sus referencias, “unos 10.000 años”.

Según ellos, el cálculo, específico para esta prueba, es una “etapa en el camino” del ordenador cuántico universal, muy esperado en el mundo de la informática.

La investigación en informática cuántica, que apareció en los años 1980, descansa en uno de los principios de la física cuántica, el de la superposición. Según esta mecánica, un objeto puede tener dos estados al mismo tiempo: una moneda es a la vez cara y cruz, mientras que en el mundo “clásico” sólo podría ser una u otra cosa, nunca las dos al mismo tiempo.

Varios estados a la vez

Así, al contrario de lo que ocurre con los bits de los ordenadores clásicos, que sólo pueden encontrarse en dos estados, 0 ó 1, los cúbits -la unidad mínima de la informática cuántica- pueden encontrarse en varios estados a la vez. Esta superposición de estados, fundamento de la física cuántica, crea un “paralelismo” que permite hacer varios cálculos a la vez.

“Es un paralelismo que permite hacer varios cálculos a la vez”, explica Jean-Paul Delahaye, investigador en informática.
De este modo, se llega “a algoritmos sin equivalente en el mundo clásico que incluso nos cuesta representar”, indica Daniel Hannequin, físico en el Centro Nacional de Investigaciones Científicas francés (CNRS).

Se trata de un mecanismo contra-intuitivo que “incluso a los científicos más imaginativos les cuesta comprender, puesto que no tiene lugar a nivel sensible”, explica a la AFP Audrey Loridan-Buadrier, de la Fundación Mines-Télécom, que forma a futuros ingenieros en esta tecnología.
Sin embargo, matiza Hannequin, “estas propiedades se pierden muy rápidamente y cuanto más grande es el objeto, más rápido se pierden”.

Es por esto que la manipulación de los cúbits, la unidad mínima de la informática cuántica, es delicada, pues es difícil de estabilizar su estado cuántico, ya que hacen falta átomos simples, fríos, y que estén totalmente aislados del mundo exterior.

El procesardor Sycamore logró hacer funcionar un programa con 53 cúbits.

“Al superar esta etapa importante, demostramos que la aceleración cuántica es realizable en el mundo real, y que no está limitada a leyes físicas escondidas”, subrayaron los expertos de Google.

El ordenador cuántico tendría un impacto considerable en la capacidad de la sociedad para procesar las informaciones.

Ya existen aplicaciones concretas que utilizan sistemas híbridos de informática clásica y cuántica. Una de ellas puede, por ejemplo, resolver rápidamente “el problema del viajante comercial” que debe optimizar su trayecto para ir a 100 ciudades distintas.

La criptografía, amenazada

El algortimo cuántico más prometedor es el de Shor, capaz de factorizar tan rápido como de multiplicar, mientras que en un cálculo clásico hay una diferencia en el tiempo de resolución entre las dos operaciones.

“Si yo le pregunto de qué números es producto el 437 (una factorización), le llevará tiempo averiguarlo. En cambio, si le pido que multiplique 19 x 23, encontrará mucho más rápidamente 437”, explica Hannequin.

Hasta ahora, la cuántica sólo ha logrado factorizar números de 7 u 8 cifras, mientras que el ordenador clásico es mucho más potente, subraya Delehaye.

Pero, cuando un ordenador cuántico universal consiga ejecutar el algortimo de Shor a gran escala, con números de 100 cifras, se podrá hablar de “supremacía cuántica”. Esto pondría en tela de juicio toda la criptografía que rige nuestros códigos de seguridad (tarjetas de crédito, etc), que está fundada en la longitud de factorización (el algoritmo RSA).

Para contrarrestar esta amenaza, la investigación en criptografía resistente trata de tomar la delantera. “Es incluso más avanzada que el ordenador cuántico”, asegura Hannequin.