Google es un gigante más allá del mundo macroscópico. Su equipo AI Quantum ha realizado por primera vez una simulación cuántica de una reacción química. La investigación completa ha sido publicada en la revista Science y supone un gran avance en el desarrollo de la computación cuántica.

Los investigadores han utilizado Sycamore, el procesador cuántico de Google, para simular una molécula de diazeno, compuesta por dos átomos de nitrógeno y otros dos de hidrógeno. Estos cuatro átomos interaccionan entre sí y, según cómo queden enlazados, pueden dar lugar a distintas configuraciones. Por lo tanto, es una reacción química muy sencilla que se puede simular incluso con un ordenador clásico, lo cual ha servido como comprobación.

Lo relevante no es la sencillez o complejidad de la reacción simulada, sino el hecho mismo de haber comprobado por primera vez que la simulación de reacciones químicas es una aplicación viable de la computación cuántica. He ahí la importancia del hito. Para realizar los cálculos, en la simulación de diazeno solo se han usado 12 de los 54 cúbits o bits cuánticos del procesador Sycamore, por lo que el algoritmo cuántico desarrollado se podrá seguir mejorando para simular reacciones más complejas en el futuro.

Los cúbits son a la computación cuántica lo mismo que los bits a la computación clásica, es decir, una unidad de información. La diferencia está en que la versión cuántica tiene tres posibilidades en lugar de dos: cero, uno y cero y uno simultáneamente. Por tanto, pueden tomar varios valores a la vez –lo que se conoce como superposición cuántica– y, de este modo, realizar cálculos mucho más rápido.

La computación cuántica promete ser la mejor manera para simular con precisión átomos, moléculas y reacciones químicas, ya que el comportamiento de todos ellos se rige por la mecánica cuántica, es decir, por leyes diferentes a las del mundo macroscópico. Sin embargo, a diferencia de lo que ocurre con la informática clásica, no existe un lenguaje computacional cuántico universal, por lo que es necesario desarrollar algoritmos específicos para problemas concretos.

Ese, el desarrollo de algoritmos, es precisamente uno de los principales retos de la computación cuántica, y de ahí la importancia de la investigación de Google. El logro está en haber creado un algoritmo con una aplicación práctica. Esta simulación cuántica es un punto de partida que presumiblemente conducirá al diseño de nuevos fármacos y de nuevos materiales, entre otras posibilidades.

Google y su Sycamore ya fueron noticia a finales del año pasado, cuando el procesador cuántico llevó a cabo un complejo cálculo imposible de realizar por un ordenador clásico en un tiempo práctico. Sycamore resolvió en 3 minutos y 20 segundos un cálculo que a un superordenador le hubiera llevado 10.000 años. Con este logro, publicado en un artículo de Nature, Google alcanzó la ansiada supremacía cuántica –capacidad de los dispositivos de computación cuántica de resolver problemas que los ordenadores clásicos prácticamente no pueden resolver–.

Estos dos grandes avances han puesto a Google al frente de la carrera por el desarrollo de la computación cuántica, aunque sus competidores –principalmente Microsoft, Intel e IBM– no se quedan atrás. IBM, por ejemplo, ha creado Q System One, el primer ordenador cuánticao de uso comercial (y lo puedes probar desde tu móvil o PC). Y luego tenemos a Amazon, la cual se ha apuntado recientemente a la computación cuántica con la plataforma de pruebas AWS Braket.