«Europa y Estados Unidos han liderado la computación cuántica, y también todo lo relacionado con la física cuántica. Sin embargo, en Europa nos hemos quedado rezagados en la parte industrial implicada en la construcción de los ordenadores cuánticos. La principal razón es que no existe tanto emprendimiento. No hay tantas industrias tecnológicas como en Estados Unidos».

Esta declaración del científico español Ignacio Cirac, considerado de forma unánime uno de los padres fundacionales de la computación cuántica, refleja con mucha claridad que Europa no está consiguiendo mantenerse en la vanguardia de esta disciplina desde un punto de vista industrial. No obstante, durante la conversación que mantuvimos con él a finales del pasado mes de junio nos explicó que en lo que se refiere a la ejecución práctica de esta tecnología Estados Unidos no tiene necesariamente la última palabra:

«En el caso de China el Gobierno se dio cuenta muy pronto de que esto era algo estratégico para él e hizo unas inversiones inmensas en computación cuántica. Y esto le ha permitido hacer algunos avances importantes que son difíciles de alcanzar de otra forma, por ejemplo, en criptografía cuántica. Hay varios escenarios en los que China ha conseguido avanzar a base de recursos y fuerza bruta», sentenció con firmeza Cirac durante nuestra conversación.

Es un hecho: China está demostrando tener una capacidad técnica, científica, y, por supuesto, económica, monumental. Los hitos que está alcanzando esta nación en dos escenarios tan complejos como lo son la exploración espacial y la computación cuántica no dejan lugar a dudas acerca de su intención de luchar por el liderazgo en ambas disciplinas. De hecho, en lo que se refiere a esta última sus investigadores más prominentes han publicado hace solo unos días un artículo en el que describen un nuevo hito que, definitivamente, coloca a este país asiático en la vanguardia de la computación cuántica.

China ha alcanzado la supremacía cuántica dos veces, y, además, con autoridad

En octubre de 2019 el equipo de investigadores de Google liderado por John Martinis publicó en Nature un artículo en el que explicó con todo lujo de detalles el procedimiento que había ideado para alcanzar la supremacía cuántica. Este hito identifica el momento en el que un ordenador cuántico es capaz de resolver en un plazo de tiempo abordable un problema que un ordenador clásico solo podría resolver en un plazo de tiempo inasumible, que habitualmente asciende a miles de años.

De hecho, Martinis y sus colaboradores defendieron en su artículo que el algoritmo cuántico que habían diseñado para ser ejecutado por el procesador cuántico Sycamore de 54 cúbits había resuelto en 200 segundos un problema de generación de números pseudoaleatorios en el que un superordenador clásico habría invertido no menos de 10 000 años. Poco tiempo después IBM aseguró que tenía un algoritmo que permitía a sus superordenadores clásicos afrontar ese mismo problema en no más de dos días y medio, pero el germen de la supremacía cuántica ya había sido sembrado.

Y es que el logro de Google no tardó en quedarse pequeño. 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 explicaba 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.

No obstante, la estrategia utilizada por los investigadores asiáticos fue radicalmente diferente a la empleada por el equipo de Google. El grupo de Jian-Wei Pan puso a punto un sistema cuántico diseñado para utilizar un  circuito óptico capaz de aprovechar la propiedad cuántica que permite a  los fotones viajar aleatoriamente en distintas direcciones para llevar a  cabo cálculos extraordinariamente complejos. De hecho, el problema con el que consiguió alcanzar la supremacía cuántica fue sensiblemente más complejo que el utilizado por el equipo de John Martinis.

Pero aquí no queda todo. Y es que el grupo de Jian-Wei Pan ha alcanzado la supremacía cuántica por segunda vez y en unas condiciones más ambiciosas que en su anterior experimento. Estos investigadores dieron a conocer su nuevo hito hace varios meses, pero el artículo en el que describen su procedimiento ha llegado a los servidores de arXiv hace solo unos días. Y sí, tal y como habían prometido refleja que este nuevo experimento representa un paso hacia delante importante en computación cuántica.

La primera vez que el equipo liderado por Jian-Wei Pan alcanzó la supremacía cuántica empleó el procesador superconductor Zuchongzhi, que tiene 66 cúbits. Sin embargo, en aquel experimento «solo» utilizó 56 cúbits. Para que los cálculos que efectúa el procesador cuántico sean correctos es imprescindible controlar los cúbits con mucha precisión, garantizando así que permanecen aislados y en un entorno de mínima energía que evite que cambien de estado cuántico de forma espontánea como consecuencia de las perturbaciones introducidas por la energía térmica.

En su segundo experimento estos investigadores han vuelto a utilizar el mismo procesador cuántico, pero en esta ocasión han conseguido resolver un problema aún más complejo. Y, lo que es si cabe más importante, han empleado 60 cúbits de los 66 totales que incorpora el procesador cuántico Zuchongzhi. Puede parecer que usar cuatro cúbits más que la primera vez que alcanzaron la supremacía cuántica no es gran cosa, pero en realidad es un hito muy importante debido a que, como hemos visto en el párrafo anterior, controlar con precisión más cúbits, aunque solo sea unos pocos más, es extraordinariamente complejo.

Además, estos investigadores asiáticos aseguran en su artículo que Zuchongzhi 2.1, que es como llaman a la última revisión de su chip cuántico, es más preciso y menos sensible al ruido no solo que el procesador Zuchongzhi original, sino también que el chip Sycamore utilizado por Google para alcanzar la supremacía cuántica. Es evidente que, como nos explicó Ignacio Cirac, China se está tomando la computación cuántica muy en serio. Y esto no ha hecho más que empezar. Podemos estar seguros de que no tardaremos en ser testigos de nuevos hitos, y probablemente llegarán de la mano de este gigantesco país asiático.

Imagen de portada | IBM Research

Más información | Universidad de Ciencia y Tecnología de China

Te puede interesar: “La mayor oficina flotante” del mundo diseñada para resistir al cambio climático

[Información e imágenes tomadas de ecoinventos.com]