Un ordenador cuántico comercialmente accesible acaba de lograr una hazaña que sugiere que esta nueva tecnología algún día podría dejar a los superordenadores en el olvido: en solo 19 segundos, el procesador Nighthawk r2 de IBM generó un millón de muestras, una tarea que se estima que le llevaría a un superordenador convencional alrededor de 110 años.

Un procesador cuántico de IBM ha completado en apenas 19 segundos una tarea que, según una estimación basada en el rendimiento del superordenador Frontier, exigiría más de 110 años de computación clásica. El resultado, obtenido con el chip Nighthawk r2 y publicado en arXiv, supone una nueva demostración de "ventaja cuántica" en un entorno accesible a través de la nube.

La prueba se centró en una operación conocida como random-circuit sampling (RCS), o muestreo de circuitos aleatorios. En términos sencillos, los investigadores ejecutaron circuitos cuánticos formados por secuencias de operaciones elegidas de manera aleatoria y midieron en forma reiterada el estado resultante para obtener cadenas de ceros y unos. El objetivo no era resolver un problema cotidiano, sino poner a prueba hasta dónde llega la capacidad de un ordenador cuántico frente a una simulación realizada con hardware convencional.

Según publica Science Alert, el experimento utilizó 61 de los 120 cúbits programables de Nighthawk r2. Los circuitos alcanzaron una profundidad de hasta 40 ciclos, es decir, rondas sucesivas de operaciones en las que los cúbits se manipulan y entrelazan. El punto elegido para la comparación fue el de 36 ciclos, con 918 puertas de dos cúbits.

En esa configuración, el procesador generó un millón de muestras en 19 segundos. Los investigadores realizaron la prueba utilizando la infraestructura estándar de acceso en la nube de IBM y sin una calibración diseñada específicamente para este caso, un detalle que facilita su reproducción fuera de un laboratorio especializado.

El equipo recurrió a una técnica conocida como contracción de redes tensoriales, utilizada para estimar el coste de simular circuitos cuánticos en máquinas clásicas. Según el artículo, reproducir el millón de muestras requeriría aproximadamente 1,2 × 10²⁷ operaciones de máquina dentro del modelo de muestreo empleado. Al trasladar esa carga al superordenador Frontier, los autores obtuvieron una estimación superior a un siglo.

Nighthawk r2, el procesador cuántico de generación actual de IBM. / Crédito: IBM.

110 años frente a 19 segundos equivale a una diferencia de alrededor de 180 millones de veces en el tiempo estimado. Pero esa cifra no significa que cualquier programa cuántico sea hoy millones de veces más rápido que un superordenador. Se trata de una comparación concreta, ligada a un tipo de problema y a un método determinado para estimar el coste clásico. Una mejora algorítmica podría reducir de forma considerable el tiempo necesario en una máquina convencional.

El interés científico está en demostrar que existe una tarea cuya simulación clásica resulta extraordinariamente costosa, mientras que el ordenador cuántico puede ejecutarla con rapidez y una fidelidad suficiente para validar el resultado. Los investigadores utilizaron dos métodos independientes para estimar la fidelidad de las muestras, cuyos resultados coincidieron en las distintas profundidades analizadas.

El avance también va de la mano con la evolución del propio Nighthawk. IBM describe la segunda generación, Nighthawk r2, como un procesador de 120 cúbits programables, con 218 acopladores y 120 elementos de reinicio, capaz de superar los 100.000 circuitos por segundo. La compañía destaca asimismo su arquitectura de conectividad en red cuadrada y las mejoras en el reinicio de cúbits, orientadas a aumentar la cantidad de cálculo útil que puede realizar el sistema.

De esta manera, una prueba tradicionalmente asociada a equipos experimentales se ha trasladado a un procesador cuántico disponible mediante la nube y utilizando el flujo de trabajo habitual. Los autores aseguran además haber liberado los circuitos, las muestras y el código de análisis, para facilitar la comprobación independiente y el trabajo de otros equipos de investigación.

Fuente: Levante - EMV