En una impresionante pantalla de poder computacional, el último chip cuántico de Google ha superado a las supercomputadoras más sofisticadas del mundo. Se resolvió en minutos lo que tomarÃa las supercomputadoras más rápidas durante una vida de cuadriperión del universo para averiguar.
Además, el chip avanzado muestra una capacidad excepcional para gestionar el ruido cuántico, reduciendo significativamente las tasas de error a medida que el sistema se expande. Este desarrollo vital mejora la fidelidad de los cálculos cuántico y permite abordar problemas más grandes y complejos con una precisión sin precedentes.
A pesar de estos logros, los expertos señalan que Willow permanece en la fase experimental, con todo el espectro de sus capacidades aún por desarrollar para abordar las aplicaciones del mundo real.
Grandes avances con Willow
Reducción exponencial en las tasas de error
Willow, el último chip cuántico de Google, es un gran salto para abordar uno de los desafÃos intrÃnsecos de la computación cuántica, la cuestión de las tasas de error. A medida que la escala de sistemas cuántico, el número de qubits aumenta, lo que tÃpicamente aumenta la probabilidad de errores, lo que puede interrumpir la precisión de los cálculos.
Las computadoras cuánticas son inherentemente, lo que significa que sin tecnologÃas avanzadas de corrección de errores, cada una de cada 1.000 qubits, los bloques fundamentales de construcción de una computadora cuántica, falla.
Este ruido limita significativamente el tiempo que los qubits pueden permanecer en un estado de superposición, que es crucial para los cálculos de procesamiento paralelo.
Sin embargo, Willow ha demostrado una capacidad para reducir exponencialmente las tasas de error añadiendo más qubits. Este avance se ha logrado a través de técnicas avanzadas de corrección de errores cuántica, que permiten al sistema manejar matrices más grandes de qubits de una cuadrÃcula de 3o3 a una rejilla de 5o5 y, finalmente, una red de 7o7, mientras que continuamente reduce a la mitad la velocidad de error con cada aumento en la escala.
En cambio, en la computación convencional, cada uno de cada 1.000 millones de bits falla. Este logro supera una barrera que ha persistido desde que la corrección de errores cuántica fue conceptualizada por Peter Shor en 1995 y hace que las computadoras cuántican sean menos propensas a errores a medida que se escalan.
Resultados en el Ãndice de referencia de RCS
La eficacia de Willows se destaca dramáticamente por su rendimiento en el Ãndice de referencia Random Circuit Sampling (RCS), una prueba fundamental para las capacidades de computación cuántica. Este punto de referencia es uno de los procesadores cuánticos y sirve como prueba de fuego para determinar si los sistemas cuántico pueden superar a los ordenadores clásicos en tareas especÃficas.
RCS mide si una computadora cuántica puede resolver problemas inviables para los sistemas clásicos, estableciendo un listón alto para una superioridad cuántica genuina.
En una demostración reciente, Willow completó un cómputo en menos de cinco minutos que, basado en estimaciones conservadoras, tomarÃa una de las supercomputadoras clásicas más avanzadas de hoy, Frontier, alrededor de 10 años de septillion para resolver.
Para poner esto en perspectiva, ese tiempo.10,000,000,000,000,000,000,000,000 years-far supera la edad estimada actual del universo, subrayando la profunda velocidad a la que la computación cuántica puede operar.
Hartmut Neven, Fundador y Plopula de Google Quantum AI reflexiva sobre este logro, afirmando: "Le da credibilidad a la noción de que el cálculo cuántico ocurre en muchos universos paralelos, en lÃnea con la idea de que vivimos en un multiverso, una predicción hecha por primera vez por David Deutsch.
Además, el uso de RCS de Google para rastrear el progreso de una generación de chip a la siguiente, incluyendo evaluaciones anteriores como los resultados de Sycamore de 2019 y 2024, indica una desviación significativa y acelerada de las capacidades de computación clásicas.
La elaboración de Willow
Willow, chip cuántico avanzado de Google, fue elaborado en una instalación de fabricación de última generación en Santa Bárbara, diseñada especÃficamente para tecnologÃa cuántica. Esta instalación se encuentra entre unas pocas en todo el mundo construidas a propósito desde cero para manejar los desafÃos únicos de la producción de chip cuántico.
La ingenierÃa de Willow fue un esfuerzo holÃstico que implicó la integración precisa de varios componentes cuántico. Elementos clave como puertas individuales y de dos qubit, reetas de qubit y lecturas se combinaron perfectamente para asegurar un rendimiento óptimo.
Estos componentes. El éxito en armonÃa es crucial, mientras que cualquier retraso o desalineación puede afectar significativamente el rendimiento general del sistema.
En la búsqueda de la superioridad cuántica, Google ha enfatizados la calidad sobre la cantidad. Willow cuenta con 105 qubits, pero la calidad de cada qubit lo distingue, evidente en su rendimiento a través de puntos de referencia rigurosos como corrección de errores cuántico y muestreo de circuitos aleatorios.
Estos puntos de referencia son vitales para evaluar el rendimiento global de los chip y han demostrado las capacidades de alto nivel de Willows.
En particular, Willow ha mejorado notablemente la duración de T1 y la medición de cuánto tiempo conservan la excitación, un recurso de computación cuántico crÃtico. Lograr T1 veces acercándose a 100 microsegundos representa aproximadamente una mejora de cinco veces con respecto a generaciones anteriores, subrayando avances significativos en estabilidad y longevidad de qubit.
Perspectivas y retos futuros
TeorÃa de bonificación y aplicación práctica
De cara al futuro, el reto para Google y la comunidad de computación cuántica está pasando de demostrar capacidades teóricas a realizar cálculos con aplicaciones tangibles del mundo real. Willow pretende lograr el primer cálculo "útil, más allá de la clase", que aborda los problemas prácticos.
Si bien los puntos de referencia de RCS y las simulaciones del sistema cuántico han demostrado el potencial de la computación cuántica, todavÃa tienen resultados que se traducen directamente en aplicaciones comerciales. El objetivo de Google es fusionar estos dos hilos, lograr simulaciones cientÃficamente significativas y desarrollar algoritmos que puedan resolver problemas complejos y comercialmente relevantes actualmente fuera del alcance de los ordenadores clásicos.
El intercambio con Elon Musk
Reacción al anuncio de Sundar Pichai del nuevo chip cuántico, Elon Musk inició una conversación perspical con un simple pero impactante. Pichai entonces insinuó el potencial futuro de la computación cuántica en el espacio, sugiriendo, "Deberemos hacer un cúmulo cuántico en el espacio con la nave estelar un dÃa". Musk respondió con entusiasmo, prediciendo que eso probablemente sucederá.
Hergió además el avance de la civilización, señalando que cualquier civilización que se respete a sà misma debe apuntar a Kardashev Tipo II y discutió la necesidad de escalar la energÃa solar. El observó, actualmente estamos en sólo el 5% del tipo I. Para llegar al 30%, tendrÃamos que colocar paneles solares en todas las regiones desérticas o altamente áridas.
Pichai estuvo de acuerdo, enfatizando la importancia de maximizar la energÃa solar, comentando, "Debemos escalar la energÃa solar mucho más, increÃble que sigamos mirando alternativas cuando el camino más obvio está mirándonos a nuestros ojos, literalmente.
Invitación a colaborar
Google invita a investigadores, ingenieros y desarrolladores a unirse a este viaje pionero. Google fomenta un entorno colaborativo a través de iniciativas como software de código abierto y cursos educativos en plataformas como Coursera. Estos recursos están diseñados para educar a los talentos próximos sobre la corrección de errores cuántico y el desarrollo de algoritmos, empujando aún más los lÃmites de lo que la computación cuántica puede lograr.
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