Google anuncia que ha alcanzado la "supremacía cuántica" pero IBM lo desmiente

El 19 de abril de 1965, el cofundador de Intel, Gordon E.Moore pronosticaría que el número de transistores presentes en un microprocesador de computador se duplicaría cada dos años. Esta observación (conocida como ley de Moore) se ha cumplido hasta la fecha y ha posibilitado que la revolución computacional (con ordenadores, teléfonos móviles o tabletas como sus principales abanderados) se extienda por todo el mundo.

El Intel 4004 (1971), el primer microprocesador en un chip disponible comercialmente, contenía 2.600 transistores y tenía una velocidad de reloj de 740 kHz. El procesador Ryzen 3900X de AMD, lanzado este 2019 (Intel ya no revela el número de transistores de sus chips), alberga 3.900 millones de transistores y corre a 4,5 GHz.

Es decir, los chips comerciales actuales poseen (tirando por bajo) 1,5 millones de veces más transistores y son 6.000 veces más rápidos que los de los años 70. Pero además, a medida que la potencia de los procesadores aumenta estos se vuelven más baratos, debido a su rápida obsolescencia, la ley de oferta y demanda y la competencia del mercado.

Por otro lado, debe tenerse en cuenta que la potencia de los chips no se basa únicamente en el número de transistores que albergan, sino en sus arquitecturas y en la densidad de fabricación. Por ejemplo, el Intel 4004 tenía un solo núcleo y un solo hilo, mientras que el 3900X posee 12 núcleos y 24 hilos. Es decir, los procesadores actuales no son más potentes únicamente porque tengan más transistores, sino porque están estructurados de manera mucho más eficiente.

Sin embargo, la previsión de Moore tiene fecha de caducidad, como el propio físico reconocería en 2007: "Mi ley dejará de cumplirse dentro de 10 o 15 años", afirmaría Moore por esas fechas, si bien aventuró que una nueva tecnología supliría a la actual. Hasta ahora, la fórmula empleada por los fabricantes de semiconductores se ha basado en miniaturizar el tamaño de los transistores. Cada transistor del Intel 4004 tenía un tamaño de 10.000 nm, mientras que el del Ryzen 3900X miden tan solo 7nm.

El problema es que no se puede miniaturizar ad infinitum y, por tanto, la potencia de cálculo de los procesadores comerciales o experimentales, tiene un límite físico. Se calcula que la ley de Moore llegará a su fin con los transistores fabricados a 1 o 2 nm. Más allá, entra en juego el llamado "efecto túnel", un fenómeno cuántico por el que una partícula viola los principios de la mecánica clásica, provocando que una parte de los electrones que circulan por el canal de un chip pueda atravesar sus paredes, lo que impide que el microprocesador funcione correctamente.

La computación cuántica entra en escena

Para superar las limitaciones de la computación tradicional, desde los años 80, los científicos trabajan en una nueva arquitectura computacional que no se base en las leyes clásicas sino en las de la mecánica cuántica.

En 1981, el físico Richard Feynman, ganador del Premio Nobel en 1965, propondría que un ordenador basado en leyes cuánticas y no clásicas sería más rápido que uno convencional. Ese capacidad, la de realizar tareas prácticamente imposibles para uno tradicional, se denominó "supremacía cuántica" y hoy, varios ingenieros de Google, aseguran haberla logrado.

En un artículo publicado este martes en la revista Nature, los investigadores de la tecnológica afirman haber construido un procesador cuántico capaz de realizar en 200 segundos una tarea computacional que llevaría 10.000 años al superordenador clásico más avanzado del mundo, 'Summit', de IBM. Según Frank Arute, autor principal del artículo, su trabajo demuestra experimentalmente la "supremacía cuántica" y anticipa un nuevo paradigma informático para el futuro de la humanidad.

A diferencia de las computadoras clásicas, los ordenadores cuánticos utilizan un sistema de qubits (bits cuánticos), capaces de almacenar información en las dos cifras del código binario, 1 y 0, en vez de en una como hacen las máquinas clásicas que utilizan bits. Este fenómeno, conocido como "superposición" permite que una computadora recorra todos los caminos al mismo tiempo, de forma que encuentra soluciones a problemas ultracomplejos a velocidades inasumibles por un ordenador tradicional.

Para este experimento los científicos fabricaron un procesador cuántico de 53 qubits denominado 'Sycamore', que aprovecha la superposición y el entrelazamiento cuántico para explorar un espacio computacional exponencialmente mayor que el que proporcionan los bits clásicos. Para probar el sistema diseñaron una tarea de muestreo de números aleatorios producidos por circuito cuántico. El procesador recogió un millón de muestras en aproximadamente 200 segundos, lo que habría llevado a un superordenador de última generación unos 10.000 años.

"Hasta donde sabemos, este experimento marca el primer cálculo que solo se puede realizar en un procesador cuántico. Los procesadores cuánticos han alcanzado así el régimen de supremacía cuántica", señalan los responsables del estudio en el artículo, quienes además aseguran que es de esperar que el desarrollo de los procesadores cuánticos se base también en la ley de Moore, duplicando su potencia cada pocos años.

La respuesta de IBM

Por el momento, IBM ya ha lanzado un comunicado y un artículo de respuesta en los que niegan que Google haya alcanzado la "supremacía cuántica" y aseguran que los ingenieros de su competidora no han tenido en cuenta todas las opciones. Además, indican que su ordenador 'Summit' sería capaz de realizar la misma tarea que 'Sycamore' en dos días y medio y no en 10.000 años como dice Google.

"Ha sido como un jarro de agua fría", opina Elías F. Combarro, matemático experto en computación de la Universidad de Oviedo. Aunque reconoce que el experimento es "solido teóricamente", Combarro subraya que el artículo científico de respuesta de IBM le "convence bastante", porque afea a la compañía tecnológica que no haya empleado todas las opciones. El físico cree que, en el peor de los casos, la "supremacía cuántica" podría retrasarse, siempre y cuando Google tenga listo el procesador cuántico de 72 qubits que anunció hace un tiempo.

Suceda cuando suceda, la supremacía cuántica, no solo demostrará que la computación cuántica es superior a la clásica, sino que, probablemente, inaugurará una nueva era de desarrollo tecnológico que afectará a todas y cada una de las áreas de la sociedad. Habrá que esperar.