Foto: Dentro de esta caja se encuentra un chip superconductor enfriado hasta una fracción de un grado del cero absoluto, que podría hacer más potente el software de inteligencia artificial.

Google dice que tiene pruebas de que la controvertida máquina que compró en 2013 realmente puede emplear la física cuántica para resolver un tipo de matemáticas -crucial para la inteligencia artificial- más rápido que un ordenador convencional.

Gobiernos y empresas líderes como Microsoft, IBM y Google intentan desarrollar lo que se llaman ordenadores cuánticos; máquinas que recurren a las peculiaridades de la mecánica cuántica para representar los datos y aumentar enormemente la capacidad de procesarlos. Los gigantes de la computación creen que los ordenadores cuánticos podrían hacer mucho más potente su software de inteligencia artificial y facilitar avances científicos en campos como la ciencia de materiales. La NASA espera que los ordenadores cuánticos puedan ayudar a programar los lanzamientos de cohetes y simular futuras misiones. "Es una tecnología realmente disruptiva que podría cambiar nuestra forma de hacer todo", opina Deepak Biswas, director de tecnologías de exploración del Centro de Investigaciones Ames de la NASA en Mountain View, California (EEUU).

Biswas habló en un evento para la prensa sobre su colaboración con Google en la máquina que compró en 2013 de la start-up canadiense D-Wave Systems. El ordenador, vendido como "el primer ordenador cuántico comercial del mundo", está instalado en el Centro de Investigaciones Ames de la NASA y funciona mediante un chip superconductor llamado templador cuántico. Este templador contiene un algoritmo compatible con lo que se llaman "problemas de optimización", los cuales son comunes en el aprendizaje de máquinas y el software de IA.

Sin embargo, los chips de D-Wave Systems son controvertidos entre los físicos cuánticos. Investigadores de la empresa y externos han sido incapaces de demostrar de forma concluyente que los dispositivos puedan aprovechar la física cuántica para rendir mejor que los ordenadores convencionales.

Hartmut Neven, líder del Laboratorio de Inteligencia Artificial Cuántica de Google en Los Ángeles (EEUU), anunció esta semana que sus investigadores han logrado pruebas sólidas de eso mismo. Diseñaron una serie de carreras entre el ordenador de D-Wave Systems instalado en la NASA contra un ordenador convencional con un único procesador. "Para un problema específico del estilo prueba de concepto cuidadosamente diseñado, logramos una aceleración de 100 millones", afirma Neven.

Los resultados los acaba de publicar en un trabajo de investigación que describe sus resultados, aunque todavía no han sido formalmente sometidos a una revisión por pares, lo habitual para validar investigaciones. Neven dijo que próximamente se publicará el trabajo en revistas científicas.

Una victoria parcial

Los resultados de Google son impresionantes. Pero incluso en caso de ser verificados, sólo representarían una victoria parcial para D-Wave Systems. El ordenador perdedor contra la máquina cuántica ejecutaba un código que resolvía el problema en cuestión con el uso de un algoritmo similar al que incorpora el chip de D-Wave. Se conoce un algoritmo alternativo que podría haber permitido al ordenador convencional ser más competitivo, o incluso ganar, al aprovecharse de lo que Neven llama un "error" del diseño de D-Wave Systems. Neven mantiene que la prueba que diseñó su equipo aún es importante porque ese atajo no estará a disposición de los ordenadores corrientes cuando compitan con futuros templadores cuánticos, capaces de trabajar con mayores cantidades de datos.

Matthias Troyer, profesor de física de la Escuela Politécnica de Zúrich (Suiza), considera crucial poder lograrlo para que chips como el de D-Wave Systems resulten útiles. "Será importante explorar si existen problemas para las que el templador cuántico pueda tener ventajas incluso sobre los mejores algoritmos clásicos, y sobre todo para determinar si existen problemas en los que puedan utilizarse este tipo de ventajas", declara en un comunicado redactado con dos compañeros.

El año pasado, el grupo de Troyer publicó un estudio de alto nivel sobre un chip previo de D-Wave Systems. Su investigación concluía que este no ofrecía ventajas sobre las máquinas convencionales. Esa cuestión se ha resuelto ahora en parte, valoran. "Los resultados de Google efectivamente muestran una enorme ventaja en circunstancias cuidadosamente elegidas".

Google compite con D-Wave Systems en este aspecto. El verano pasado, el gigante de Silicon Valley inauguró un nuevo laboratorio en Santa Barbara (EEUU), dirigido por un investigador académico líder, John Martinis (ver Google quiere construir su propio ordenador cuántico). Martinis, que también trabaja en hardware cuántico, no se limitaría a la optimización de problemas como los templadores. Un ordenador cuántico universal -así se llamaría tal máquina- podría ser programado para abordar cualquier problema y sería mucho más útil, aunque también se espera que se tarde mucho más en perfeccionarse. Los laboratorios gubernamentales y universitarios, Microsoft (ver El viaje lento y rápido de la computación cuántica) e IBM (ver Un nuevo chip de IBM refuerza la frágil información cuántica) también están trabajando en esta tecnología.

John Giannandrea, un vicepresidente de ingeniería de Google que coordina las investigaciones de la empresa, dijo que si se pudiera hacer que los templadores cuánticos fueran prácticos, encontrarían muchas aplicaciones en el software de aprendizaje de máquinas de Google. "Ya hemos encontrado problemas en el desarrollo de nuestros productos cuya resolución resultaría poco práctica con ordenadores existentes. Y disponemos de muchos ordenadores", explicó. No obstante, Giannandrea matizó, "pueden pasar varios años antes de que esta investigación marque la diferencia en los productos de Google" (ver ¿Quiere Google acaparar el mercado del aprendizaje profundo?).

Actualización: El artículo ha sido actualizado para incluir los comentarios de Matthias Troyer.