Los científicos recelan de los avances anunciados por las multinacionales que anticipan una nueva era cuántica

El año ha empezado con grandes anuncios cuánticos. Después de que Google presentara su chip Willow, al que la multinacional atribuye la capacidad de resolver en cinco minutos una tarea que un superordenador tardaría cuatrillones de años, Microsoft ha afirmado que ha hallado un nuevo estado de la materia con el que domar la esquiva partícula de Majorana. Ahora, un equipo de científicos de Amazon Web Services (AWS) y Caltech muestra en Nature a Ocelot, un nuevo procesador de computación cuántica que, según la compañía, puede “reducir los costes de corrección de errores en hasta un 90%”. Todos apelan haber alcanzado logros que anticipan una nueva era de la computación. Sin embargo, los científicos ajenos a las compañías han acogido los anuncios con frialdad y cautela. ¿Se trata de una burbuja cuántica?

Monit Sharma, un ingeniero de investigación de origen indio de solo 23 años, ha sido distinguido en la Singapore Management University (SMU) por la aplicación de computación cuántica a problemas de la vida real. Sin embargo, Sharma es cauteloso y considera que esta tecnología aún no es capaz de abordar escenarios reales a gran escala. “Creo que se necesitarán al menos dos décadas para que el hardware [equipos] esté a un buen nivel para que al menos se puedan probar problemas de tamaño decente”, afirma.

Todo lo contrario opina Oskar Painter, director de Quantum Hardware de AWS, tras la presentación de Ocelot: “Con los recientes avances en la investigación cuántica, los ordenadores cuánticos tolerantes a fallos estarán disponibles para aplicaciones del mundo real. Ocelot es un paso importante en ese viaje. En el futuro, los chips cuánticos construidos de acuerdo con la arquitectura Ocelot podrían costar tan poco como una quinta parte de los actuales, debido a la cantidad drásticamente reducida de recursos necesarios para la corrección de errores. Concretamente, creemos que esto acelerará la consecución de un ordenador cuántico práctico en cinco años”.

La base de la computación cuántica es la superposición de estados, la capacidad de las partículas, como un electrón o un fotón, para existir en múltiples estados al mismo tiempo. Esta propiedad configura el cúbit (unidad básica cuántica), con una capacidad exponencialmente mayor que los bits clásicos, que solo pueden estar en dos estados: cero o uno. Pero cualquier interferencia, denominada “ruido” (puede ser un cambio de temperatura o la simple red wifi, por ejemplo), anula esta superposición que el físico Erwin Schrödinger simplificó con el famoso gato que puede estar vivo y muerto al mismo tiempo.

De esta forma, dos de las claves de la computación cuántica es el desarrollo de chips robustos que mantengan o aprovechen la frágil y efímera coherencia de los cúbits frente al ruido y, a sabiendas de que se producirán errores, la corrección de estos.

Es el camino elegido por Google con Willow, por IBM con Heron, un chip de 133 cúbits desarrollado para su interconexión y basado en una arquitectura conocida como “tunable coupler”, y por AWS con Ocelot. El objetivo es desarrollar ordenadores cuánticos capaces de realizar cálculos fiables, sin errores, y de una complejidad significativa. “El mayor reto no es construir más cúbits, sino hacer que funcionen de forma confiable”, afirma Painter.

El otro camino es el anunciado por Microsoft, que asegura haber hallado un nuevo estado de la materia: la Majorana, una propuesta teórica de Ettore Majorana hace 88 años y que describe una partícula capaz de proteger del entorno (ruido) la información cuántica y, por lo tanto, hacer innecesaria la corrección de errores. Esta no ha sido aún conseguida, según la mayoría de físicos.

Un equipo del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC), formado por Elsa Prada, Ramón Aguado y Pablo San José, en colaboración con el Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria (ISTA), el Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2) y la Universidad de Princeton en Estados Unidos, ha buscado este santo grial cuántico. Pero a diferencia de Microsoft, han sometido los resultados de sus investigaciones a múltiples comprobaciones hasta determinar, según publicaron en Nature, que han conseguido hallar una impostora, una partícula que imita comportamientos de la de Majorana, pero no lo es.

El científico español se muestra escéptico tras el anuncio de Microsoft. Defiende la importancia de las Majoranas como “nuevo estado cuántico de la materia” y admite que su hallazgo sería clave para el desarrollo de cúbits topológicos, “inmunes a la decoherencia [la pérdida de la superposición de estados]”. Pero advierte: “Realmente hay mucha exageración y desinformación en el campo [de la computación cuántica] y es importante ser precisos y rigurosos si queremos que a los científicos nos tomen en serio”, advierte Aguado.

“¿Por qué este escepticismo?”, se pregunta en una publicación propia. Aguado recuerda que las detecciones anteriores de Majorana “resultaron ser falsos positivos (los llamados estados ligados de Andreev dentro del espacio de un superconductor), lo que hizo que la detección concluyente fuera extremadamente desafiante”. “Nuestro grupo ha contribuido en gran medida a clarificar este debate”, añade.

“¿Se han detectado Majoranas? Si me perdonan el juego de palabras, se han visto muchas veces en la revista Nature, pero tal vez no tantas veces en la verdadera madre naturaleza”, ironiza

Y concluye: “Seamos claros: el documento de Microsoft no ha demostrado ni un solo cúbit (topológico o de otro tipo) ni siquiera una prueba irrefutable de Majoranas en su dispositivo. Cuando se publican y amplifican noticias totalmente sesgadas, comunicados de prensa y similares que contienen afirmaciones tan exageradas, rayanas en la falsedad absoluta, se hace cada vez más fácil desacreditar a la ciencia, a los científicos y generar noticias falsas sobre otros temas más importantes para la sociedad”.

El profesor de Física Teórica en el King’s College de Londres, George Booth, es menos tajante (“No llegan a demostrar de manera inequívoca que pueden medir un cúbit topológico completo, pero se acercan a un cúbit topológico viable”, afirma). No obstante, recuerda que, en los 20 años de investigación de Microsoft en esta senda, algunos artículos tuvieron que ser retirados por errores.

También el joven científico Monit Sharma se suma al grupo de la cautela expresada por Aguado: “Creo que es fundamental comunicar de manera responsable lo que la cuántica puede y no puede hacer hoy. Lograr la ventaja cuántica [resolver un problema de manera significativamente más rápida que cualquier supercomputadora clásica], o más ambiciosamente, la supremacía cuántica [resolver un problema imposible para un ordenador convencional] para tareas prácticas, es un maratón, no una carrera de velocidad”.

Por el contrario, el investigador de Ocelot Oskar Painter, profesor de Física en Caltech y jefe de hardware cuántico en AWS, sí defiende los rápidos avances: “Las tasas de error han disminuido en un factor de dos cada bienio. A este ritmo, nos llevaría 70 años llegar a donde necesitamos estar. En su lugar, estamos desarrollando una nueva arquitectura de chips que puede ser capaz de llevarnos allí más rápido”. “Dicho esto, este es uno de los primeros bloques de construcción. Todavía tenemos mucho trabajo por hacer”, admite.

Algo más cauto y en la línea de Shamar se pronuncia Fernando Brandão, compañero de investigación de Painter en AWS y Caltech, además de coautor del trabajo sobre Ocelot: “Estamos en una búsqueda a largo plazo para construir una computadora cuántica útil para hacer cosas que incluso las mejores supercomputadoras no pueden hacer, pero ampliarlas es un gran desafío”.