Últimos avances en computación cuántica 2024: qué cambió realmente y por qué es importante
Hay una versión de la historia de la computación cuántica que se repite cada año: un comunicado de prensa sin aliento, un número tan grande que rompe la comprensión y luego el silencio. 2024 se sintió diferente para los investigadores que realmente siguen de cerca este campo. No por un anuncio, sino por tres momentos decisivos separados que ocurrieron con meses de diferencia, cada uno de una empresa diferente que utilizó un enfoque fundamentalmente diferente para el mismo problema. Cuando esto sucede simultáneamente en arquitecturas de hardware, suele ser una señal de que el campo se está moviendo en lugar de girar.
Esto es lo que realmente cambió en 2024, por qué cada avance es importante y cuáles son las advertencias honestas.
Google Willow: el chip que cambió la conversación de corrección de errores
La noticia más importante del año llegó el 9 de diciembre de 2024. El equipo de inteligencia artificial cuántica de Google presentó Willow, un procesador superconductor de 105 qubits construido en sus instalaciones de fabricación dedicadas en la Universidad de California en Santa Bárbara, y lo que demostró no fue solo un chip más rápido. Era una prueba de algo que el campo había estado tratando de establecer durante casi tres décadas.
El logro principal: a medida que Google agregó más qubits a Willow, la tasa de error disminuyó en lugar de aumentar. Eso suena simple. No lo es. Durante años, la principal frustración de la computación cuántica fue que más qubits significaban más ruido, más inestabilidad y más errores en cascada a través de los cálculos. Se podría construir un sistema más grande, pero sería menos confiable. Willow rompió esa relación. Utilizando su arquitectura de corrección de errores, el chip demostró lo que se llama operación "por debajo del umbral": el punto en el que el escalado en realidad ayuda en lugar de perjudicar.
El punto de referencia que Google realizó junto con este anuncio se hizo famoso al instante: Willow completó un cálculo de muestreo de circuito aleatorio en menos de cinco minutos que le tomaría a la supercomputadora clásica más rápida de la actualidad 10 septillones de años, es decir, 10²⁵ años, aproximadamente un millón de veces la edad actual del universo. Como dijo Hartmut Neven, quien fundó Google Quantum AI en 2012: “Hemos superado el punto de equilibrio”. Los detalles técnicos completos se publicaron en la revista Nature, revisada por pares, lo que importa: las afirmaciones anteriores de supremacía cuántica han atraído críticas legítimas, y tener la metodología disponible para su escrutinio es una diferencia significativa.
El anuncio oficial y la documentación técnica están disponibles directamente en el blog Quantum AI de Google.
La advertencia honesta: la prueba de referencia de Willow aún es estrecha. El muestreo aleatorio de circuitos demuestra que ciertos cálculos son clásicamente intratables para este chip; eso no significa que Willow pueda ejecutar actualmente las aplicaciones de descubrimiento de fármacos o de modelado climático que se mencionan cada vez que surge la computación cuántica. El valor de Willow es arquitectónico: muestra que la computación cuántica con corrección de errores a gran escala ya no es un techo teórico. Es un camino de ingeniería demostrado.
Microsoft y Quantinuum: el hito lógico del Qubit
Ocho meses antes del anuncio de Willow, Microsoft y Quantinuum publicaron un resultado en abril de 2024 que recibió menos prensa general pero posiblemente más atención por parte de los investigadores. Demostraron qubits lógicos con tasas de error 800 veces menores que los correspondientes qubits físicos a partir de los cuales fueron construidos, utilizando lo que Microsoft llamó "virtualización de qubits".
La distinción entre qubits físicos y lógicos es la verdadera línea divisoria en la computación cuántica. Los qubits físicos son las unidades de hardware: son ruidosos, sensibles a la temperatura, la vibración, la interferencia electromagnética y el tiempo mismo. Los qubits lógicos se construyen combinando múltiples qubits físicos en una estructura que codifica información de forma redundante, de modo que los errores puedan detectarse y corregirse sin destruir el cálculo. El desafío siempre ha sido que los qubits lógicos requieren tantos qubits físicos para construirse que la sobrecarga hizo que todo fuera poco práctico. Una reducción de la tasa de error de 800x significa que los qubits lógicos están empezando a parecer más realistas que teóricos.
Microsoft amplió esto aún más en noviembre de 2024. Trabajando con Atom Computing, crearon y entrelazaron con éxito 24 qubits lógicos utilizando átomos de iterbio neutros ultrafríos, estableciendo un nuevo récord y haciéndolo con fidelidades de puerta notables: 99,963 % para operaciones de un solo qubit y 99,56 % para puertas de entrelazamiento de dos qubits. El enfoque del átomo neutro utiliza átomos enfriados por láser mantenidos en su lugar mediante pinzas ópticas, una arquitectura de hardware completamente diferente a la de los transmones superconductores de Google. Esto es importante porque significa que múltiples caminos viables hacia la computación cuántica tolerante a fallas están progresando simultáneamente, en lugar de que el campo apueste todo por un solo enfoque.
Luego, en diciembre de 2024, Quantinuum fue aún más lejos: entrelazando 50 qubits lógicos, otro récord y una demostración de que la era de los qubits lógicos no es un hito futuro sino un presente activo.
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