Sergio Boixo, físico de Google Quantum IA: “Estamos muy cerca de tener un ordenador cuántico sin errores”

Sergio Boixo, leonés que cumplirá este año medio siglo, fue filósofo antes que matemático, físico e ingeniero. Y esa trayectoria le ayudó a ser flexible en la forma de pensar sobre el mundo. Desde hace una década, forma parte de Quantum Artificial Intelligence (IA), el grupo de investigación de Google que ha abierto en febrero una de las puertas más esperadas de la computación cuántica: “La demostración de que es posible reducir los errores a medida que aumenta el tamaño del sistema y registrar tasas de fallos suficientemente bajas para ejecutar algoritmos cuánticos útiles”. Este hallazgo le permite augurar que estamos “muy cerca” de un ordenador sin errores que aproveche el potencial del universo subatómico y con él, una nueva era de descubrimientos.

Pregunta. En el amor hay superposición de estados, decoherencia… ¿Serviría para explicar la mecánica cuántica?

Respuesta. No describiría el amor en términos de química y física. No sé si eso tiene mucho que ver con el amor. No lo reduciría a física y química. Si lo haces, deja de ser amor.

P. ¿Podría explicar de forma comprensible qué es la computación cuántica?

R. Todo el mundo sabe, más o menos, lo que es computación o tiene una experiencia bastante directa porque todos tenemos ordenadores y teléfonos móviles. Ha sido una de las revoluciones tecnológicas del siglo pasado. La mecánica cuántica es una disciplina más antigua incluso que la informática porque empieza a principios del siglo XX. Es la disciplina científica moderna que explica que la física y la química no funciona como pensábamos y subyace en muchas de las tecnologías que usamos, como los chips que hacen que la computación sea posible o las pantallas planas. La computación cuántica es hacer computación con las reglas de la mecánica cuántica, que son distintas.

P. ¿Pero aún no podemos hablar de un computador cuántico?

R. Estamos muy cerca. El anuncio que hemos hecho en febrero está relacionado con eso. La razón por la que no tenemos lo que yo llamaría un ordenador cuántico, que programa y funciona sin fallos, es porque tenemos que corregirlos. Y es lo que hemos anunciado: la corrección de errores es posible. Todavía tenemos que reducir más la tasa, pero a finales de esta década, si somos optimistas, lo vamos a tener. Es nuestra hoja de ruta.

P. ¿Y qué ventajas aportará?

R. Es difícil saber cuáles van a ser las aplicaciones de un ordenador cuántico sin un ordenador cuántico. Desde hace más de un siglo estamos trabajando en intentar resolver problemas de mecánica cuántica, es decir, de química y de física, que son la base de la industria: mejores baterías, por ejemplo, o superconductores para transportar electricidad sin pérdidas de energía o el desarrollo de fertilizantes de forma eficiente o de fármacos y vacunas o avances en el área de datos clásicos o topológicos o en finanzas. Hay muchos problemas que no se pueden resolver con un ordenador clásico y esa va a ser una de las grandes aplicaciones.

Hay muchos problemas que no se pueden resolver con un ordenador clásico y esa va a ser una de las grandes aplicaciones

P. ¿Cuáles son las limitaciones para conseguir el ordenador cuántico?

R. Las dos limitaciones principales son de hardware [elementos materiales] y de software [programación]. El anuncio que hemos hecho ha sido posible porque hemos trabajado en el software, en los protocolos de corrección de errores, en mejores decodificadores y controles, pero gran parte del avance se debe a que hemos mejorado el hardware en los últimos años para poder demostrar que la corrección de errores escala. Ya no es una competición entre un cálculo con un procesador cuántico y un superordenador clásico, como en 2019. El hardware que teníamos en ese momento tenía demasiados errores físicos para hacer la demostración que hemos hecho. Ha mejorado sustancialmente en los últimos años y tiene que seguir mejorando para los siguientes hitos de nuestra hoja de ruta y, sobre todo, reducir los errores físicos de nuestros cúbits [bit cuántico].

P. ¿Cuándo será la tasa de error lo suficientemente baja?

R. En nuestra hoja de ruta, creemos que en dos o tres años. La demostración que hemos hecho ahora es un prototipo de cúbit lógico sin errores, igual que los ordenadores clásicos tienen bits lógicos sin errores. Para conseguirlo necesitamos hacer corrección de errores y que funcione. Un cúbit lógico agrupa muchos cúbits físicos para tener redundancia, información redundante que te permite hacer corrección de errores. Si un cúbit físico falla y otros no, tienes que ser capaz de poner más cúbit físicos, pero estos tienen errores. Tenemos que llegar a una tasa de error lo suficientemente baja para que, al poner más cúbits físicos, los fallos no aumenten, sino que disminuyan. Es lo que ha empezado a ocurrir ahora: hemos sido capaces de poner más cúbits físicos y tener menos errores. Es el progreso que creemos necesario y lo publicamos para compartirlo, porque aún hay mucha tecnología que es necesaria para ser capaz de desarrollar un ordenador cuántico que todavía no tenemos y nosotros no vamos a desarrollar tampoco toda esta tecnología. Dependemos de una cadena que tiene que conseguirlo y esperamos que eso también ocurra en dos o tres años.

La criptografía poscuántica es un problema como el del año 2000, cuando hubo que actualizar los ordenadores. No pasó nada y no creo que pase nada

P. Igual que un ordenador cuántico abre infinitas posibilidades positivas, ¿amenaza la seguridad en internet?

R. Hay mucho esfuerzo y mucho desarrollo teórico para encontrar soluciones. Es lo que se llama criptografía poscuántica. Se ha estado trabajando en este proyecto en la última década con más intensidad. Es un problema como el del año 2000, cuando hubo que actualizar los ordenadores para el cambio de milenio. No habrá que cambiar todo el software clásico, sino solo los algoritmos de cifrado. Y sabemos cómo actualizarlo, aunque sigue siendo un proyecto importante en el que hay mucha gente trabajando. No pasó nada en el año 2000 y no creo que pase nada ahora.

P. ¿Tiene Latinoamérica algo que decir en computación cuántica? ¿Habrá un Sycamore, el procesador cuántico de Google, en España, México o Brasil, por ejemplo?

R. Latinoamérica tiene pioneros en el campo de la computación cuántica y eso sigue siendo así. Hay centros importantes de investigación en todos los países, cada vez más. No todo el mundo tiene que hacer cúbits. Si es así, no tendremos un ordenador cuántico. Dependemos de que compañías especializadas hagan también otro de los componentes y es lo que estamos viendo que empieza a ocurrir. Al principio serán coprocesadores experimentales especializados para algunos cálculos. La computación se hace a través de la nube y se establece esta relación simbiótica donde hay centros especializados interesantes que proveen capacidad de cálculo que usan muchas otras empresas. Creemos que así se va a desarrollar la computación cuántica: los primeros procesadores especializados estarán en centros de cálculo accesibles para todo el mundo. De hecho, parte de lo que nosotros [Google] hacemos es intentar ayudar a formar la mano de obra especializada que hará falta más para poder trabajar con estos procesadores. En términos de aplicaciones, nuestro trabajo es open source [código abierto]. Hemos desarrollado un simulador, de manera que cualquiera puede ir a nuestra página web, pinchar en un enlace y empezar a programar. Todo esto, ahora mismo, es código abierto y gratis para fomentar que las aplicaciones se vayan desarrollando en todos los países.

P. ¿En qué le ha ayudado la filosofía para la computación cuántica?

R. Empecé a estudiar filosofía antes de aprender mecánica cuántica y me ayudó a olvidar la idea preconcebida que tenemos de cómo es el mundo. En filosofía aprendes a dejar de lado tus ideas, a ser más flexible, a que no hay evidencia de un objeto separado del sujeto, que no hay un objeto sin observador. En física cuántica, esta idea de que a lo mejor colapsa la función de onda, por ejemplo, pues ya no te resulta tan extraña porque estamos hablando de fenómenos y siempre hay un observador implicado en ellos. Los cúbits no pueden estar totalmente aislados y observarlos es introducir errores. En la corrección de errores usamos superconductores que pueden ser controlados y observables, aunque tienen muchos errores. Pero no usamos neutrinos, que son muy coherentes, pero no podemos controlarlos ni medirlos.

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