Google reduce 40 veces los errores en computadoras cuánticas con nueva técnica

Google acaba de demostrar en el chip Willow una técnica que reduce drásticamente los errores en uno de los mayores cuellos de botella de la computación cuántica: la producción de estados mágicos. El equipo de Quantum AI logró reducir estos errores cuarenta veces, un avance que la revista Science acaba de publicar y que apunta directamente a un problema que ha frenado el desarrollo práctico de estas máquinas durante años.

Los estados mágicos son recursos computacionales que permiten ejecutar operaciones complejas en una computadora cuántica, pero su generación consume una cantidad de energía y capacidad de procesamiento desproporcionada. Las estimaciones de la industria señalaban que hasta el 95 por ciento de los recursos disponibles en un procesador cuántico podrían destinarse únicamente a producir estos estados, dejando apenas una fracción para realizar cálculos útiles. Eso significaba que incluso si se lograba construir una máquina cuántica funcional, la mayor parte de su potencia estaría atrapada en tareas de mantenimiento interno. La nueva técnica busca cambiar esa ecuación, liberando capacidad para el trabajo que realmente importa.

El método, llamado cultivo de estados mágicos, funciona de manera contraintuitiva. En lugar de intentar generar desde el inicio un estado cuántico casi perfecto, el procesador comienza con una señal imperfecta y luego la refina. Realiza una secuencia de mediciones que detectan y descartan errores, mejorando gradualmente la calidad del estado hasta alcanzar el nivel requerido. Es un proceso iterativo que aprovecha la capacidad del sistema para corregirse a sí mismo. Los qubits, las unidades básicas de información cuántica, son extraordinariamente frágiles: cambios de temperatura o interferencias ambientales pueden alterar su estado y provocar fallos en los cálculos. Controlar ese ruido y corregir los errores resultantes es absolutamente esencial para que estas máquinas puedan mantener información cuántica durante operaciones prolongadas.

Llevar esta técnica de la teoría a la práctica en un procesador real requirió resolver problemas inesperados. Google había planteado el concepto en 2024, pero cuando los investigadores comenzaron a implementarlo en Willow, algunas mediciones no coincidían con lo que la teoría predecía. Tras realizar simulaciones exhaustivas, el equipo identificó la causa: variaciones eléctricas en el equipo y pequeños cambios de temperatura en el laboratorio estaban introduciendo ruido que distorsionaba los resultados. La solución incluyó ajustar cuidadosamente los controles del hardware y, de manera elegante, usar el propio proceso de cultivo para ayudar a calibrar el sistema. El resultado final fue que el protocolo produjo estados T con una fidelidad lógica del 99,99 por ciento, reduciendo los errores cuarenta veces en comparación con los estados no cultivados. Google también confirmó que estos estados podían trasladarse dentro del chip sin perder su calidad.

Este avance se suma a otros hitos recientes con Willow. Un año antes, Google había presentado un experimento usando el algoritmo Quantum Echoes que permitió medir estructuras moleculares 13.000 veces más rápido que los superordenadores clásicos más potentes en una tarea específica. Ese trabajo, realizado en colaboración con la Universidad de California en Berkeley, utilizó el procesador para estudiar distancias dentro de compuestos químicos, apuntando a posibles aplicaciones en biotecnología y desarrollo de materiales. La nueva investigación aborda un desafío diferente pero igualmente crítico: mantener la precisión y controlar los errores mientras se realizan más operaciones. Ambas capacidades son necesarias para que una computadora cuántica resuelva problemas que resultan completamente inviables para los sistemas tradicionales.

Pero la reducción de errores no significa que ya exista una computadora cuántica de uso general. La demostración se realizó en un chip de laboratorio, mientras que los sistemas útiles a gran escala requerirían conectar y controlar muchos más componentes, operando a temperaturas extremadamente bajas y manteniendo la estabilidad de los qubits sin interrupciones. Sergio Boixo, el científico español que lidera parte del proyecto cuántico de Google, ha advertido que escalar los diseños actuales será costoso y que mejorar la ingeniería será fundamental. El desafío ya no se limita a desarrollar nuevas técnicas matemáticas: también implica fabricar procesadores significativamente más grandes y controlarlos sin que el sistema pierda estabilidad. Es el siguiente paso inevitable, y probablemente el más difícil.