El chip cuántico Willow de Google es un procesador superconductor de 105 cúbits desarrollado por Google Quantum AI. Anunciado en diciembre de 2024, Willow ha marcado un hito significativo en el campo de la computación cuántica al ser el primer chip en lograr una corrección de errores cuánticos por debajo del umbral 1.
Arquitectura e innovaciones
Willow se basa en una arquitectura de cúbits transmon superconductores dispuestos en una cuadrícula cuadrada 1. Esta arquitectura, junto con las mejoras en las técnicas de fabricación, la ingeniería de la relación de participación y la optimización de los parámetros del circuito, ha permitido a Willow reducir los errores exponencialmente a medida que aumenta el número de cúbits 1.
Corrección de errores cuánticos
La corrección de errores cuánticos ha sido un desafío importante en la computación cuántica. A medida que aumenta el número de cúbits, también lo hacen las posibilidades de error, lo que puede hacer que el sistema se vuelva clásico. Sin embargo, Willow ha logrado un gran avance al demostrar una «corrección de errores por debajo del umbral», donde el aumento de cúbits en realidad reduce el ruido general 3. Esto se logra mediante la agrupación de cúbits físicos en «cúbits lógicos» utilizando una técnica llamada códigos de superficie 4. Cada vez que se aumenta el tamaño de la red de cúbits físicos, la tasa de error codificada se reduce, lo que da como resultado un cúbit lógico con una vida útil más larga que la de sus cúbits físicos constituyentes 2.
Rendimiento
Willow ha demostrado un rendimiento excepcional en las pruebas de referencia. En una tarea de muestreo de circuitos aleatorios (RCS), Willow completó un cálculo en menos de cinco minutos que le tomaría a las supercomputadoras más rápidas de la actualidad 10 septillones (10<sup>25</sup>) de años 1. Este rendimiento sin precedentes es una señal de que se pueden construir computadoras cuánticas útiles a gran escala.
Impacto potencial y aplicaciones
Willow tiene el potencial de revolucionar diversos campos, incluidos:
- Farmacéutica: acelerar el descubrimiento de fármacos mediante la simulación de interacciones moleculares 6.
- Ciencia de los materiales: diseñar nuevos materiales con propiedades mejoradas 6.
- Logística: optimizar las cadenas de suministro y la gestión de la energía 1.
- Inteligencia artificial: mejorar los algoritmos de aprendizaje automático 5.
Comparaciones con otros chips cuánticos
Willow se compara favorablemente con otros chips cuánticos en términos de corrección de errores y rendimiento. A diferencia de los sistemas tradicionales donde las tasas de error aumentan con la escala, Willow demuestra una reducción exponencial de errores 3. Además, su rendimiento en RCS supera al de otros chips, lo que destaca sus capacidades avanzadas 7.
Desafíos y perspectivas futuras
A pesar de sus avances, Willow aún enfrenta desafíos, como la escalabilidad y la integración con la infraestructura informática clásica existente 6. Sin embargo, su desarrollo representa un paso crucial hacia la construcción de computadoras cuánticas prácticas y escalables. A medida que la tecnología madura, podemos esperar ver soluciones híbridas de computación clásica-cuántica, el desarrollo de lenguajes y herramientas de programación específicos para la computación cuántica, y un mayor enfoque en la educación y la formación en computación cuántica 6.
En resumen, el chip cuántico Willow de Google es un avance significativo en la computación cuántica. Su capacidad para reducir errores a medida que escala, junto con su rendimiento excepcional, abre nuevas posibilidades para resolver problemas complejos que están más allá del alcance de las computadoras clásicas.