Ordenador cuántico de 98 cúbits rompe los límites de la computación clásica

La empresa de computación cuántica Quantinuum, de origen mixto anglo-estadounidense, publicó en la revista científica Nature los resultados de Helios, su nuevo procesador cuántico, que según sus autores ejecutó cálculos imposibles de replicar por las supercomputadoras más potentes del mundo. El paper describe una máquina que combina una mayor capacidad con las tasas de error más bajas registradas para este tipo de tecnología.

El propósito de Helios es resolver un tipo específico de problemas matemáticos tan complejos que ninguna máquina clásica, por más potente que sea, puede abordarlos en un tiempo razonable: simulaciones moleculares para desarrollar nuevos materiales, modelos de optimización a gran escala o la generación de aleatoriedad criptográfica verificable. Para eso, según Quantinuum, Helios ya está siendo usado.

El sistema del ordenador cuántico de Quantinuum incluye además un software que toma decisiones mientras el cálculo está corriendo. En lugar de seguir una secuencia fija de instrucciones, Helios, conforme al paper, puede bifurcar su propio programa en función de resultados intermedios, detenerlo antes de tiempo si ya tiene lo que necesita, o repetir pasos según condiciones que se definen en tiempo real. Es, en términos prácticos, el salto equivalente a pasar de ejecutar un guion fijo a improvisar con criterio propio.

Según los propios autores del paper, publicado el pasado 17 de junio, Helios ejecutó circuitos aleatorios que requerirían años de tiempo de cómputo en las supercomputadoras más avanzadas para ser replicados. Sin embargo, ese resultado es una prueba de capacidad bruta, no de utilidad práctica, ya que los circuitos aleatorios no resuelven ningún problema concreto.

Helios, cúbits y la tasa de errores

Una computadora clásica procesa información en bits: unidades que pueden valer 0 o 1, como un interruptor que está encendido o apagado. Un ordenador cuántico usa cúbits, unidades que durante el cálculo pueden representar 0, 1 o una combinación de ambos al mismo tiempo. Eso le permite explorar muchos caminos en paralelo antes de colapsar en una respuesta, algo que las máquinas clásicas no pueden hacer.

Helios opera con 98 cúbits físicos, cada uno construido a partir de un único átomo del elemento bario. Para lograrlo, utiliza una técnica conocida como trampa de iones: los átomos se suspenden en el vacío mediante campos eléctricos y pulsos de láser los manipulan para ejecutar los cálculos. El predecesor de Helios, el H2, operaba con 56 cúbits físicos.

Los 98 cúbits de Helios son físicos, no lógicos. En computación cuántica, los cúbits lógicos se construyen agrupando varios físicos para que se corrijan entre sí, y son los que una máquina verdaderamente tolerante a fallos necesita. Helios todavía no opera en ese nivel.

No obstante, el desafío no es tener más cúbits, sino que cometan menos errores, que son el talón de Aquiles de la computación cuántica. Los cúbits son extremadamente sensibles a cualquier perturbación del entorno, y cada operación introduce una pequeña probabilidad de fallo. El problema es que esos errores se acumulan: un cálculo útil puede requerir millones de operaciones, y un error temprano puede contaminar todo lo que viene después. Helios alcanzó una tasa de error de menos de uno en cada 1.000 operaciones entre pares de cúbits, el registro más bajo documentado para procesadores de esta escala, de acuerdo con los especialistas de Quantinuum.

Una ventaja adicional del diseño de Helios es que cualquier cúbit puede interactuar directamente con cualquier otro. En los procesadores cuánticos de Google o IBM, basados en una tecnología diferente llamada superconductores, los cúbits solo pueden comunicarse con sus vecinos inmediatos, lo que significa que si dos cúbits distantes necesitan interactuar, la información debe pasar por una cadena de intermediarios, sumando posibilidades de error en cada paso. Helios evita ese problema por diseño.

¿Qué significa para Bitcoin, los bancos y la web?

Helios no rompe ningún sistema de seguridad hoy. Pero la criptografía que protege las firmas de Bitcoin (el esquema ECDSA), la seguridad de los bancos (RSA, el sistema detrás de la mayoría de las conexiones financieras cifradas) y el cifrado de la navegación web son considerados potencialmente vulnerables a un ordenador cuántico. Una computadora cuántica suficientemente potente podría, en principio, vulnerar esos esquemas usando algoritmos matemáticos como el de Shor, cuya ejecución a gran escala ha sido, hasta ahora, inviable en la práctica.

Avances como el de Helios no cambian ese panorama de forma inmediata, pero podrían acortar los tiempos. En ese marco, y como lo informó CriptoNoticias, empresas como Google y Cloudflare ya fijaron 2029 como fecha objetivo para completar sus migraciones hacia criptografía postcuántica. La pregunta que el sector aún no puede responder es si el ritmo de mejora de máquinas como Helios terminará superando al de la preparación criptográfica global.