La supremacía cuántica.

En el programa de EUREKA indagamos en la noticia de que Google ha alcanzado la la supremacía cuántica que es equivalente a decir que Google ha conseguido manejar a múltiples gatos de  Schrödinger.

En la última parte del programa realizamos algunas recomendaciones de libros de divulgación científica de nuestro blog:  Los Beatles y la ciencia de Ernesto Blanco (2015, Siglo XXI Editores), El club de la hipotenusa de Claudi Alsina (2010, Ariel) y Explicar el mundo de Steven Weinberg (2015, Taurus).

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Si lo dicho le suena extraño lea lo que sigue.

Erwin Schrödinger inventó,  o quizás seria mejor decir que descubrió, la ecuación de Schrödinger (¡Que otra ecuación podía inventar!), pilar fundamental de la Física Cuántica. Aunque nadie duda de su validez,  ninguna  teoría científica se ha comprobado válida con más decimales de precisión,  presenta aparentes paradojas. Quizás la mas desconcertantes es que permite que varios estados puedan darse simultáneamente,  lo que contradice la lógica aristotélica (por ejemplo, Sócrates es mortal o Sócrates no es mortal, pero no ambas cosas, en M. C puede darse esta última opción).  El propio Schrödinger estaba confundido con esta extraña propiedad e inventó un experimento mental conocido como: el gato de Schrödinger ( en su caso es un gato imaginario) en el que un gato podía estar vivo y muerto a la vez, hasta que “colapsaba la función de onda” en la que el gato pasaba a estar vivo o muerto.

Resultado de imagen de schrödinger gato

En vez de un gato supongamos un circuito eléctrico que puede estar apagado  (llamémosle estado  “cero”) o encendido (estado”uno”), si el sistema es cuántico podrá estar en una superposición de ambos estados a la vez.  El genial Richard Feynman en 1981 (y otros) se dieron cuenta que este hecho podría utilizarse para construir computadores muchísimo mas veloces que los actuales (no me refiero a diez o cien o mil veces, quiero decir trillones o cuatrillones y mas veces mas rápidos). Durante años se consideró como una propuesta puramente teórica. Algunos se la tomaron muy en serio, como el español Juan Ignacio Cirac, y sugirieron formas de construir un computador de este tipo, pero lo veían como una propuesta muy lejana (decenas de años).  Varias de las grandes compañías tecnológicas, y seguramente algunos gobiernos,  decidieron ir a por el objetivo: Construir un computador cuántico. El reto era inmenso, se trataba de conseguir controlar múltiples estados de superposición, algo así como tener encerrado miles gatos de  Schrödinger en estado vivos o muertos, solo cuando de abriese la jaula se sabría el numero de vivos y el de muertos.

Las cosas han ido mucho mas rápido de lo que hace poco tiempo se pensaba. Por lo pronto Google parece que ha tomado la delantera, aunque solo sea domesticando a 53 gatos de Schrödinger.  El 23 de octubre de 2019 lo publicaron en Nature, una de las revistas científicas más prestigiosas, un artículo donde afirman haber alcanzado la supremacía cuántica. Según ellos su ordenador, que solo tiene 53 qbits,  habría realizado en 200 segundos un cálculo que al ordenador mas potente existente le llevaría diez mil años.

Google demuestra la supremacía cuántica

Para que nos demos cuenta de que solo con 53 qbit se pueda conseguir semejante rapidez le recuerdo lo que es un qbit:

En los ordenadores clásicos, la información se codifica en bits binarios, por lo que dos bits pueden tomar los valores 00, 01, 10 o 11. Pero un ordenador cuántico puede estar en una superposición de todos los estados clásicos: dos cúbits tienen una cierta probabilidad de ser 00, 01, 10 y 11, es decir 4 posibilidades hasta que los midamos; tres cúbits tienen una cierta probabilidad de estar en 2 elevado a 3 es decir ocho estados, y así sucesivamente.  El procesador cuántico Sycamore utilizado por Google incorpora 53 cúbits superconductores, lo que significa que un estado interno concreto de esta máquina tiene un tamaño de 2 elevado a 53, es decir 2 multiplicado 53 veces que es aproximadamente 10 000 billones.

El tema es muy controvertido, para empezar lo que se ha resuelto es un problema concreto. El computador de Google está lejos de ser un computador universal, como los que tenemos en nuestras casas y en nuestros móviles, en el que pueda realizarse cualquier tipo de operación. Además IBM dice que un computador clásico optimizado para este problema podría resolver ese problema concreto en  en unas horas, pero no hay que olvidar que IBM está construyendo su propio ordenador cuántico.
Imagínese que se podrá hacer cuando se construyan computadores que manejen miles de gatos de Schrödinger.
La carrera esta lanzada y por ahora no hay quien la paré, quizás antes de dejar este mundo disponga en casa de un computador cuántico que me permita llevarme a un estado en el que, como el  gato de  Schrödinger, estaré a la vez vivo y muerto.


Guillermo Sánchez León |EUREKA es un programa de Radio USAL de divulgación científica que se emite los jueves a las 10 de la noche. Presentador: Guillermo Sánchez León.

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