La computación cuántica marca un récord mundial

La empresa Quantinuum, una de las más relevantes del mundo en el desarrollo de computación cuántica, logró extraer 48 cúbits lógicos con corrección de errores de solo 98 físicos, lo que reduce a la mitad los requerimientos de hardware. La empresa describe como récord mundial en un estudio publicado el 4 de marzo.

Si bien no existe un estándar fijo en la industria, la estimación más aceptada es que construir un cúbit lógico funcional requiere entre 100 y 1.000 cúbits físicos, según la revista especializada post-quantum. Quantinuum afirma haber alcanzado una eficiencia de solo 2:1. 

Una computadora cuántica comete errores constantemente. No es un defecto de diseño, sino su naturaleza: un cúbit almacena información en estados tan frágiles que cualquier perturbación del entorno (una vibración, un cambio de temperatura, incluso la radiación electromagnética del ambiente) puede alterarlo y arrojar un resultado incorrecto.

Cuantos más errores acumula el sistema, menos confiables son sus resultados y menos útil resulta el hardware.

La solución conocida desde hace décadas es agrupar varios cúbits físicos (las unidades básicas de cómputo cuántico) para que se «vigilen» entre sí: si uno falla, los demás permiten detectarlo y reconstruir el valor correcto. A ese conjunto robusto se lo llama cúbit lógico, que sería la unión de varios cúbits físicos. Un cúbit lógico entonces es un cúbit funcional capaz de realizar cálculos computacionales fiables.

El problema siempre fue cuántos cúbits físicos había que sacrificar para construir uno: hacerlo bien exigía cientos de ellos por cada cúbit lógico utilizable, lo que limitaba severamente el tamaño de los cálculos posibles. El experimento de Quantinuum redujo esa proporción a su mínimo histórico.

La empresa, según explica, partió de un código llamado «iceberg», conocido por su eficiencia casi 1:1 entre cúbits físicos y lógicos. Ese código detecta errores pero no los corrige: descarta los cálculos donde algo salió mal. 

Para dar el salto a la corrección real, el equipo tomó dos capas de ese código y las «concatenó», entrelazándolas en una estructura más compleja. De acuerdo con un comunicado externo al estudio, los cúbits lógicos resultantes superaron el rendimiento de sus contrapartes físicas en todas las pruebas, con mejoras de entre “10 y 100” veces en algunos casos. 

Un escalón hacia la computación cuántica útil 

Hoy, la computación cuántica enfrenta un cuello de botella claro: los errores de los cúbits se acumulan más rápido de lo que se pueden corregir, lo que limita la profundidad y utilidad de los cálculos.  

Reducir la cantidad de cúbits físicos necesarios para construir uno lógico de calidad es, en la práctica, reducir el tamaño y el costo del hardware requerido para cruzar ese umbral.  

Dicho de otro modo: si antes necesitabas un estadio lleno de obreros para construir una sola casa antisísmica, ahora alcanza con una cuadrilla.  

Eso no resuelve el problema final, pero lo pone dentro del alcance de máquinas que ya existen. 

Avances cuánticos ponen en jaque el futuro de los sitemas de cifrado actuales

Un estudio previo de Quantinuum, reportado por CriptoNoticias, demostró que la corrección de errores puede superar un umbral conocido como «break-even«: el punto en que proteger los cúbits (mediante la corrección de errores) mejora el resultado en lugar de degradarlo, algo que las técnicas anteriores no lograban.

Ambos avances, sumados a otras investigaciones, estiman que el cifrado RSA-2048 podría romperse con diez veces menos hardware del proyectado. Lo que alimenta el debate sobre la llegada del llamado «Q-Day«: momento en que una computadora cuántica pueda comprometer los sistemas criptográficos que hoy protegen redes como Bitcoin y gran parte de la infraestructura digital global.

El cifrado RSA-2048 es el protocolo que protege hoy la mayoría de las conexiones seguras en internet: desde el acceso a un banco online hasta una compra con tarjeta.

Bitcoin, por su parte, usa un sistema distinto llamado ECDSA (Algoritmo de Firma Digital de Curva Elíptica), que resguarda las claves privadas con las que los usuarios autorizan transacciones.

Ambos esquemas, RSA y ECDSA, se apoyan en problemas matemáticos que las computadoras clásicas tardarían miles de años en resolver, pero que una máquina cuántica suficientemente potente podría atacar en horas. Si el Q-Day llegara, podría potencialmente poner en riesgo a esos dos sistemas criptográficos. No obstante, vale apuntar que las estimaciones más conservadoras señalan que sería necesario utilizar 20 millones de cúbits físicos para romper la criptografía de Bitcoin.