La computación cuántica amplificó la velocidad a la que se interpretan los datos, permitiendo resolver problemas cruciales y mejorar la criptografía informática. Este paradigma posee un valor estratégico en términos económicos y de seguridad nacional. Por estas razones, China y Estados Unidos compiten para posicionarse como los referentes globales.
El procesamiento cuántico va más allá de descifrar los códigos que custodian los sistemas actuales: tiene el potencial de impulsar la innovación y transformar sectores como el energético, las finanzas y la producción de medicamentos.
China ya se adelantó en áreas clave como las comunicaciones cuánticas y estableció numerosos centros de investigación avanzada. Si EE.UU. y el apéndice de sus startups no multiplican sus esfuerzos, podrían perder influencia diplomática, liderazgo militar y oportunidades de progreso económico.
El reciente anuncio de Zuchongzhi-3 abrió un nuevo capítulo en la llamada Guerra Fría 2.0. En 2019 Google fue pionero en reclamar la «supremacía cuántica» con su Sycamore de 53 cúbits, hoy desplazado por Willow. Aunque Xiaohong de 504 cúbits parecía imbatible, Microsoft sorprendió al mundo con su rupturista chip Majorana 1.
Una carrera con muchos obstáculos
La diversidad de enfoques -desde el énfasis chino en la velocidad de cálculo, hasta el de Google en la corrección de errores y la arquitectura topológica de Microsoft- refleja distintas estrategias para superar los retos pendientes.
“Existen dos grandes desafíos en la carrera cuántica. Una es la redundancia masiva, un enfoque utilizado por IBM y Google, que requiere miles de cúbits físicos para formar uno lógico y estable. Google, con Willow, demostró que a medida que crecen los códigos de superficie, los errores globales disminuyen: más cúbits, menos errores. Este es un hito significativo”, explica Facundo Díaz, presidente y fundador de la firma /q99.
Como las computadoras cuánticas son «ruidosas», sin una tecnología de corrección de errores, uno de cada mil cúbits fallará. En contraste, en las máquinas regidas por ceros y unos, solo uno de cada billón de billones de bits presenta fallos.
“La segunda cuestión –retoma el hilo Díaz- es el diseño de cúbits naturalmente estables. Un concepto disruptivo son los cúbits topológicos de Microsoft, utilizando partículas de Majorana. Aunque aún no se demostró de forma concluyente, si se logra, podría cambiar el paradigma de la computación cuántica. Además, sabemos que China está muy avanzada en el uso de este tipo de partículas atómicas, aunque los detalles no son públicos”.
En este sentido, no solo es crucial aumentar el número, sino también mejorar la calidad de los cúbits para asegurar que puedan mantener sus propiedades cuánticas sin degradarse.
“Estamos trabajando con partículas subatómicas que son susceptibles a cualquier perturbación, vibración, capón magnético o temperatura. El desafío es que se puedan escalar y que los cúbits no se destruyan mutuamente”, dice el CEO de la startup Argentina especializada en computación cuántica.
Otra de las particularidades de las unidades de procesamiento cuántico (QPU) es su capacidad para operar en condiciones extremas, a temperaturas cercanas al cero absoluto (-273,15°C o 0°K). Esta exigencia es una de las dificultades para ponerlas a punto.
Aunque estos avances demuestran notables logros técnicos, aún persisten los interrogantes sobre cuándo pasarán de las demostraciones de laboratorio a las aplicaciones prácticas.
“Hoy la carrera cuántica se asemeja más una competencia entre laboratorios. Todos desarrollan máquinas con potencial, pero pocos de estos ecosistemas son funcionales. Se enfocan en los cúbits y la mejor tecnología, pero no hay aplicaciones prácticas. De hecho, todos los avances presentados se centran en el hardware”, indica Facundo Díaz.
Los cúbits superconductores que utiliza Zuchongzhi-3, alcanzaron una gran velocidad, pero son propensos a errores y requieren temperaturas extremadamente bajas para funcionar. Los cúbits topológicos de Microsoft ofrecen mayor estabilidad, pero aún se hallan en las primeras fases de desarrollo.
El panorama está en constante evolución, y es probable que distintos tipos de sistemas cuánticos sean aptos para soluciones cada vez más específicas.
Cuatro gladiadores de la arena cuántica
La Zuchongzhi-3 estuvo a cargo del prestigioso físico Pan Jianwei en la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC). Su QPU es hasta 1.000 billones de veces más rápida que las mejores supercomputadoras del planeta. El prototipo tiene 105 cúbits superconductores, 22 cúbits más que la Willow de Google.
Una investigación publicada en Physical Review Letters, señala que Zuchongzhi-3 logra una mejora de un millón de veces respecto al experimento de 67 cúbits de Google. Esto representa un importante salto y consolida la posición asiática en la actual carrera. No se trata sólo del número de cúbits, sino de su calidad, estabilidad y conectividad.
En el artículo publicado por los investigadores chinos, describen a Zuchongzhi-3 como un dispositivo capaz de salvar la brecha computacional entre los modelos cuánticos y los clásicos.
«La gran apuesta es conceptual: la computación clásica se basa en certezas, mientras que la cuántica es probabilística. En lugar de resultados específicos, esta última entrega probabilidades de que algo funcione o mejore. El reto es combinar lo mejor de ambos mundos: la precisión de lo clásico con las posibilidades cuánticas. Es un cambio de paradigma, pero debemos intentar unirlos», resume Díaz.
Aunque Willow logró importantes avances en la corrección de errores cuánticos, Zuchongzhi-3 está implementando técnicas similares y apunta a códigos de corrección más sofisticados. A la vez, el sistema chino emplea materiales como tantalio y aluminio, lo que mejora la precisión y eficiencia en comparación con los viene utilizados Google.
El otro referente asiático apuesta por la QPU Xiaohong de 504 cúbits superconductores, que será el centro neurálgico de la supercomputadora Tianyan-504. Es un proyecto del Grupo Cuántico de China Telecom (CTQG), el Centro de Excelencia en Información Cuántica y Física de China y QuantumCTek, firma especializada en tecnología cuántica.
El Tianyan-504 facilita a investigadores y empresas alrededor del mundo la capacidad de realizar simulaciones y cálculos complejos a través de la nube. Este avance permite a los científicos modelar fenómenos naturales con una precisión sin precedentes, acelerando descubrimientos en campos como la física, la química y la biología.
Además, las empresas pueden aprovechar esta tecnología para optimizar procesos industriales, mejorar la eficiencia energética y desarrollar productos innovadores. La accesibilidad a través de la nube democratiza el uso de la computación cuántica, permitiendo que incluso pequeñas startups puedan competir en el mercado global con soluciones avanzadas.
La gran sorpresa llegó con Microsoft –que no era tenido en cuenta en esta discusión- con su innovador chip Majorana. Se basa en la superconductividad topológica, un nuevo estado de la materia y en la consolidación de los modos cero de Majorana, que son partículas teóricas.
En lugar de corregir errores cuánticos con esquemas tradicionales, Microsoft creó cúbits resistentes a errores mediante protección topológica en el hardware. Con solo 8 cúbits hasta ahora, apuesta por la calidad sobre la cantidad.
Sin embargo, el artículo original de Nature no detalla las técnicas utilizadas para certificar la existencia de los cúbits topológicos. En otras palabras, Microsoft afirma haberlo logrado, pero omite detalles cruciales sobre el proceso.