Google apunta a ordinadors quàntiques comercials abans de 2030

Google Quantum AI va publicar aquest 24 de març un anunci en què detalla l’expansió del seu programa de recerca cap a la computació quàntica d’àtoms neutres, una tecnologia que utilitza àtoms individuals com a unitats de processament (cúbits).

Al text, la companyia afirma estar «cada vegada més convençuda» que els ordinadors quàntics amb rellevància comercial basades en tecnologia superconductora estaran disponibles abans que acabi aquesta dècada. És la primera vegada que Google posa un horitzó temporal tan concret sobre aquest objectiu.

L’anunci va ser signat per Hartmut Neven, fundador i líder de Google Quantum AI, que fa més d’una dècada que dirigeix ​​el desenvolupament de cúbits superconductors. Sota el seu lideratge, l’equip va aconseguir fites com demostrar rendiment més enllà de les capacitats clàssiques, correcció d’errors quàntics i avantatge quàntic verificable amb el xip Willow.

La raó darrere de la confiança en aquest termini és concreta: Google ja va resoldre dos dels problemes més difícils en el camí cap a ordinadors quàntiques útils:

• El primer és demostrar que un ordinador quàntica pot superar les clàssiques en tasques específiques, cosa que van aconseguir amb el seu xip Sycamore el 2019.

• El segon és la correcció derrors, un obstacle crític perquè els cúbits són inherentment inestables i propensos a fallar. Amb Willow, Google va demostrar que pot detectar i corregir aquests errors sense destruir la informació quàntica en el procés.

Amb aquests dos problemes superats, el repte pendent és d?enginyeria: escalar els sistemes a desenes de milers de cúbits mantenint la qualitat d?operació. És precisament aquest avenç el que porta Google a fixarper primera vegada, un termini públic per tenir sistemes comercialment rellevants.

Val aclarir que quan Google parla d’ordinadors «comercialment rellevants», no es refereix a equips llestos per al mercat massiusinó a sistemes capaços de resoldre problemes de valor real per a indústries com la farmacèutica, la química computacional o les finances, tasques que avui estan fora de l’abast de qualsevol ordinador clàssica.

Dues tecnologies per arribar més ràpid

La decisió d’incorporar els àtoms neutres respon precisament a aquest desafiament d’escalai és on l’estratègia d’apostar per dues tecnologies simultànies adquireix sentit. Els cúbits superconductors, que han estat el segell de Google durant anys, poden executar circuits molt profunds amb cicles de només un microsegon. Són ràpids i Google té anys d’experiència fabricant-los, però escalar-ne la quantitat a desenes de milers sense perdre qualitat continua sent un repte de fabricació i control.

Els àtoms neutres funcionen de manera diferent: en lloc de circuits gravats en xips de silici refredats a temperatures properes al zero absolut, usen làsers per atrapar i manipular àtoms individuals al buit. Això els permet escalar en quantitat de cúbits amb més facilitat -ja s’han aconseguit arranjaments de prop de deu mil- i tenen una connectivitat flexible que permet que qualsevol qubit interactuï amb qualsevol altre, cosa que simplifica certs algorismes i codis de correcció d’errors. El seu desavantatge és la velocitat: els seus cicles es mesuren en mil·lisegons, mil vegades més lents que els superconductors.

En termes pràctics, Google descriu aquesta diferència dient que els cúbits superconductors són més fàcils d’escalar en la dimensió del temps -profunditat de càlcul- mentre que els àtoms neutres són més fàcils d’escalar en la dimensió de l’espai, és a dir, en quantitat de cúbits. Tenir les dues tecnologies avançant en paral·lel vol dir que Google pot atacar el problema d’escala des de dos fronts, accelerar el cronograma general i oferir plataformes adaptades a diferents tipus de problemes comercials.

Per liderar el treball experimental amb àtoms neutres, Google va contractar el Dr. Adam Kaufman, físic de la Universitat de Colorado a Boulder i membre de l’Institut JILA. Kaufman mantindrà la seva afiliació acadèmica mentre dirigeix ​​el nou equip de maquinari a Boulder, Colorado, una regió reconeguda com a centre global de la física atòmica i molecular. Google també treballa amb QuEra, empresa del seu dossier que ha desenvolupat mètodes fonamentals en computació amb àtoms neutres.

El que això implica per a la criptografia

L’avenç té implicacions directes per als protocols de xifratge que protegeixen les transaccions en xarxes de criptomonedes. El mateix equip de Google ha advertit sobre com són de vulnerables els xifrats actuals enfront dels avenços de la computació quàntica.

La criptografia que protegeix wallets de bitcoin i altres criptomonedes es basa en problemes matemàtics que els ordinadors clàssiques trigarien milers d’anys a resoldre. Un ordinador quàntica prou potent podria fer-ho en hores o minutsel que fa que l’horitzó abans del 2030 que esmenta Google sigui una referència concreta per a l’ecosistema de criptomonedes.

Fa anys que la indústria discuteix la migració cap a criptografia postquantica, però la majoria de les xarxes principals encara no han implementat estàndards resistents a aquest tipus d’atacs. L’avanç de Google no representa una amenaça immediata, però sí que escurça el temps disponible perquè l’ecosistema faci aquesta transició.