Lo llevaremos al interior de nuestro laboratorio de IA cuántica y desmitificaremos seis términos esenciales de la computación cuántica.
Hoy, el equipo de inteligencia artificial cuántica de Google presentó Willow , un chip de computación cuántica de última generación que ha demostrado la capacidad no solo de corregir errores exponencialmente, sino también de procesar ciertos cálculos más rápido de lo que las supercomputadoras podrían dentro de escalas de tiempo conocidas en física.
Este es un hito importante en el camino del equipo de IA cuántica para crear una computadora cuántica confiable que pueda expandir el conocimiento humano en beneficio de todas las personas. La computación cuántica es un nuevo enfoque en la informática, en el que las personas construyen máquinas que utilizan la mecánica cuántica (el lenguaje fundamental del universo) para superar los límites de la computación clásica.
Ingrese al laboratorio de inteligencia artificial cuántica de Google para obtener más información sobre cómo funciona la computación cuántica y comprender seis conceptos cuánticos clave.
1. Computación cuántica: por qué todo lo demás es “computación clásica”
La computación cuántica es un estilo de computación completamente nuevo. La mayoría de las personas están familiarizadas con la computación clásica: los dígitos binarios (o “bits”) que pueden ser 1 o 0, que impulsan todo, desde las calculadoras gráficas hasta los centros de datos masivos, y que sustentan casi toda la innovación digital del último medio siglo.
La computación cuántica es diferente. En lugar de utilizar bits clásicos, la computación cuántica utiliza bits cuánticos o “cúbits”.
2. Qubits: los componentes básicos de la computación cuántica
Los cúbits se comportan según las leyes de la física cuántica. En lugar de limitarse a la combinación de 1 y 0 binarios, pueden existir como una combinación de ambos. Los cúbits pueden almacenar información en superposición (varios estados al mismo tiempo) de 0 y 1. También pueden entrelazarse entre sí para formar combinaciones aún más complejas: por ejemplo, dos cúbits pueden estar en una combinación de 00, 01, 10 y 11. Cuando entrelazas muchos cúbits, abres una gran cantidad de estados en los que pueden estar, lo que te da una gran potencia computacional. Esas dos propiedades especiales proporcionan a las computadoras cuánticas el superpoder de resolver algunos de los problemas más difíciles mucho, mucho más rápido que las computadoras clásicas normales.
3. Fabricación: cómo el equipo de IA cuántica fabrica chips para qubits
A diferencia de los chips informáticos clásicos, que son producidos por una industria enorme y bien establecida, la computación cuántica es un estilo de computación tan nuevo que Google fabrica sus propios cúbits en casa con circuitos integrados superconductores. Al diseñar metales superconductores de una manera nueva, formamos circuitos con capacitancia (la capacidad de almacenar energía en campos eléctricos) e inductancia (la capacidad de almacenar energía en campos magnéticos), junto con elementos no lineales especiales llamados uniones Josephson. Al elegir cuidadosamente los materiales y ajustar los procesos de fabricación, podemos construir chips con cúbits de alta calidad que se pueden controlar e integrar en dispositivos grandes y complejos.
4. Ruido: construcción de un encapsulado para proteger los ordenadores cuánticos de las perturbaciones
Los ordenadores cuánticos pueden ser una auténtica maravilla. Tienen la capacidad de resolver problemas que serían imposibles en los ordenadores clásicos, pero también son muy susceptibles a errores provocados por el “ruido” o por perturbaciones como las ondas de radio, los campos electromagnéticos y el calor (¡incluso los rayos cósmicos!). Por eso, al igual que ocurre con los estudios de sonido para artistas de grabación, para proteger la integridad de los procesos de computación cuántica, el equipo de IA cuántica construye un envoltorio especial para reducir el ruido. Colocan los cúbits en este envoltorio especial para conectarlos con el mundo exterior y, al mismo tiempo, protegerlos de las perturbaciones externas tanto como sea posible. Para lograrlo, se requiere un trabajo de ingeniería mecánica y electromagnética extenso y muy complejo, así como un enfoque en los detalles, como la elección de los materiales adecuados o la decisión de las ubicaciones específicas para colocar los orificios para los circuitos.
5. Cableado: creando las vías para controlar un ordenador cuántico
Para controlar un ordenador cuántico es necesario enviar señales a través de entornos con temperaturas que varían mucho. Controlamos los cúbits con señales de microondas, que se envían a través de cables especiales desde la temperatura ambiente hasta temperaturas extremadamente bajas. Esos cables se eligen para garantizar que podamos enviar señales de la forma más eficiente y precisa posible. Añadir elementos como el filtrado en el medio de esos cables protege aún más a nuestros cúbits de verse afectados por el ruido externo.
6. Nevera de dilución: uno de los lugares más fríos del universo
Para que los cúbits superconductores funcionen es necesario mantenerlos a temperaturas extremadamente bajas, más frías que las del espacio exterior. Para alcanzar estas condiciones de oscuridad y frío extremo, se necesita un equipo especial llamado refrigerador de dilución. Al mantener nuestros cúbits dentro del refrigerador de dilución, los metales superconductores pueden entrar en su estado de resistencia cero (un estado gélido en el que la electricidad puede fluir sin pérdida de energía) y podemos reducir elementos no deseados como el ruido térmico. De esta manera, nuestros cúbits superconductores pueden mantener sus propiedades cuánticas y realizar cálculos complejos para la computación cuántica.
Willow es el último paso en el trabajo de nuestro equipo de IA cuántica para liberar todo el potencial de la computación cuántica. Ahora que ya tiene una idea de nuestro trabajo de laboratorio, consulte nuestra hoja de ruta de computación cuántica para ver cómo planeamos sacar la computación cuántica del laboratorio y aplicarla en aplicaciones útiles. Google Blog. Traducido al español
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