El algoritmo Quantum Echoes de Google es el último avance de la compañía en computación cuántica. La investigación, publicada en la revista Nature, asegura que el algoritmo es 13.000 veces más rápido que los superordenadores actuales más potentes. Esto acercará la tecnología cuántica a aplicaciones prácticas en medicina y ciencia de materiales en los próximos cinco años.

El correlador desordenado en el tiempo (OTOC), conocido como eco cuántico, es un algoritmo innovador que puede utilizarse para comprender mejor la composición estructural de sistemas naturales como los agujeros negros o las moléculas. La compañía afirma que utilizando el chip cuántico Willow de Google, esta es la primera vez que la tecnología cuántica ejecuta un algoritmo verificable, lo que significa El algoritmo puede lograr los mismos resultados en cualquier hardware cuántico. Este es un paso fundamental para lograr los resultados repetibles y escalables necesarios para aplicaciones prácticas, como la construcción de motores cuánticos.

El algoritmo de eco cuántico de Google, al detalle

La computación cuántica es «La próxima frontera» Las grandes empresas están compitiendo por posicionarse en torno a una tecnología; revolucionará nuestro mundo en las próximas décadas. Hablamos de «décadas» porque aún queda mucho tiempo para solucionar los problemas inherentes a esta arquitectura, donde se almacena la información, en comparación con las arquitecturas informáticas tradicionales que pueden tomar valores «1» o «0». qubit (qubits) pueden tomar dos valores simultáneamente (superposición), lo que les permite realizar cualquier tarea computacional exponencialmente más rápido que los sistemas actuales.

El algoritmo Quantum Echoes de Google tiene como objetivo acortar los plazos logrando la verificabilidad cuántica, lo que significa que los resultados se pueden repetir en una computadora cuántica para obtener la misma respuesta y confirmar el resultado. Este cálculo repetible y más allá de lo clásico es la base para una verificación escalable, que acercará a las computadoras cuánticas a convertirse en Herramientas prácticas de aplicación.

El pasado mes de octubre, Google presentó dos estudios que destacaban las capacidades avanzadas del eco cuántico. El primero, publicado en la revista Nature, muestra cómo sus resultados verificables pueden utilizarse en áreas como la espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN). En un segundo estudio sobre arXiv, los investigadores de Google utilizaron estas técnicas de computación cuántica para descifrar estructuras químicas, utilizando lo que la compañía llama «reglas moleculares» para medir la distancia entre los átomos. En general, estos estudios reflejan Google avanza en algoritmos cuánticos viables y hardware de chip.

Anteriormente, la compañía lanzó en diciembre de 2024 el chip cuántico Willow, que tiene suficiente potencia de cálculo para completar una prueba de referencia en menos de cinco minutos, una prueba que suele tardar a las supercomputadoras más potentes del mundo más de mil millones de años. Si bien estas hazañas cuánticas a menudo conducen a afirmaciones exageradas, como invertir el tiempo, Google espera que su nuevo algoritmo impulse la búsqueda de lo cuántico. Aplicación práctica Una de las tecnologías emergentes más innovadoras del mundo.

Cómo funciona el algoritmo de eco cuántico

Para comprender cómo funciona el algoritmo es necesario establecer algunos principios básicos de la computación cuántica. En su forma más básica, la computación cuántica explota las propiedades de la mecánica cuántica para resolver problemas matemáticos complejos que van más allá de las capacidades de la computación clásica. La forma más sencilla de entender esto es reemplazar los 0 y 1 de un sistema informático binario con qubits, o qubits, que se crean manipulando partículas cuánticas como fotones, electrones, iones atrapados, circuitos superconductores y átomos.

Como unidad básica de información en la computación cuántica, Los Qubits ofrecen ventajas únicas sobre el código binario Almacenando múltiples combinaciones de ceros y unos. Los qubits pueden contener esta información en una superposición, lo que significa que un solo qubit representa todas sus combinaciones posibles y puede crecer exponencialmente cuando se enreda en una estructura de superposición colectiva. Estas estructuras actúan como ondas, amplificándose y anulándose entre sí en un proceso llamado interferencia. En la computación cuántica, los usuarios implementan un algoritmo para interferir con un circuito de qubits entrelazados y superpuestos.

El eco cuántico es un tipo de correlador no cronológico (OTOC), que determina el estado de un qubit después de una serie de operaciones cuánticas. Mide cambios en valores esperados cuánticos como magnetización, corriente, densidad y velocidad para evaluar el nivel de caos en un sistema cuántico. Según Google, Quantum Echo envía una señal cuidadosamente diseñada al sistema de chip Willow, cambiando los qubits antes de revertir la evolución de la señal, creando una señal de retorno o eco.

La técnica funciona porque se beneficia de la interferencia constructiva, lo que aumenta la sensibilidad. A través de estos procesos, Google logra Reducir exponencialmente la tasa de errores del sistemaobtuvieron resultados por debajo del umbral, lo que significa que su algoritmo reduce los errores al aumentar el número de qubits.

progreso

El algoritmo de eco cuántico de Google tiene un gran impacto en el desarrollo de la empresa Capacidades de computación cuántica en el mundo real. El gigante tecnológico aplica la tecnología a experimentos de física, exigiendo que los resultados finales cumplan con estándares estrictos de precisión y complejidad verificables. Estos avances quedaron demostrados en los experimentos conjuntos de la empresa con la Universidad de California, Berkeley, en los que un algoritmo de eco cuántico proporcionó nuevos conocimientos sobre la estructura y el comportamiento de dos moléculas.

Los resultados son consistentes con los obtenidos mediante técnicas convencionales de resonancia magnética nuclear, que mapean estructuras moleculares a través de los espines magnéticos en los centros de los átomos. Este experimento demuestra cómo se puede utilizar este algoritmo para comprender mejor la dinámica compleja de estos espines magnéticos.

Según el blog de la empresa, los representantes de pruebas Un paso importante hacia la microscopía cuántica «Capacidad de medir fenómenos naturales previamente no observables»similar a un telescopio o microscopio. Estos avances son fundamentales para el desarrollo de nuevos fármacos, ampliar nuestra comprensión de la enfermedad de Alzheimer o crear nuevos materiales industriales.

Aunque la investigación aún se encuentra en etapa experimental, el algoritmo apunta a un mundo La tecnología cuántica puede estar acercándose a cierta viabilidad. Sin embargo, los expertos advierten que a Google todavía le queda un largo camino por recorrer antes de que estos algoritmos encuentren aplicaciones prácticas. Actualmente compite con gigantes chinos como IBM y Microsoft para comercializar estas tecnologías.

Como mínimo, el algoritmo Quantum Echoes es una señal positiva de que los avances anteriores en hardware cuántico (como Willow) finalmente pueden lograr aplicaciones prácticas, aportando importantes beneficios a la medicina y la ciencia de materiales. De hecho, los científicos ya están explorando cómo la computación cuántica puede ayudar Descubra nuevos medicamentos, mapee riesgos de enfermedades, mejore los sistemas de inteligencia artificial e incluso proporcione información.