Google ha dado un nuevo paso hacia la computación cuántica práctica con Quantum Echoes, un algoritmo que, por primera vez, demuestra una ventaja cuántica verificable ejecutado en hardware. El logro se ha publicado en Nature y marca una diferencia sustancial respecto a experimentos anteriores que, aunque mostraban superioridad cuántica en ciertos cálculos, no ofrecían resultados reproducibles o directamente aplicables a problemas físicos reales.
La clave está en su chip cuántico Willow, que ha sido capaz de ejecutar este nuevo algoritmo con una velocidad 13.000 veces superior a la de uno de los superordenadores clásicos más potentes. Lo que distingue este experimento es su carácter verificable: no solo supera a la computación clásica en velocidad, sino que su resultado puede ser comprobado, repetido y confirmado en otras máquinas cuánticas similares.
De la supremacía cuántica a la verificabilidad
La computación cuántica lleva años prometiendo una revolución en campos como la química, la ciencia de materiales o la medicina. Sin embargo, hasta ahora, muchos de sus avances eran difíciles de traducir en aplicaciones prácticas o replicables. En 2019, Google ya había demostrado un hito al resolver un problema que llevaría miles de años a un superordenador clásico. Pero aquel cálculo no era útil fuera del laboratorio ni podía comprobarse de forma independiente.
Quantum Echoes introduce un nuevo paradigma. Se basa en el algoritmo del correlacionador temporal desordenado (Out-of-Time-Order Correlator, OTOC), una herramienta teórica para estudiar cómo se propaga la información cuántica en sistemas complejos. En este caso, se ha implementado en un experimento físico, con un resultado que puede verificarse mediante comparación cruzada en otros ordenadores cuánticos.
Un eco cuántico con valor físico
La analogía utilizada por los investigadores es reveladora: como un sonar que no solo detecta un objeto en el fondo del mar, sino que permite leer detalles de su superficie. Quantum Echoes funciona enviando una señal cuántica precisa a un conjunto de cúbits —las unidades fundamentales de procesamiento cuántico— y luego invierte su evolución para escuchar el “eco” resultante. Ese eco no es un simple reflejo: se amplifica mediante interferencia constructiva, lo que permite captar detalles del sistema con una sensibilidad inalcanzable por métodos clásicos.
Ese eco cuántico no es solo una curiosidad física. Permite modelizar con alta fidelidad la dinámica interna de sistemas cuánticos complejos, como la estructura de moléculas o la interacción de partículas. En términos prácticos, esto significa una capacidad sin precedentes para entender la forma en que se organizan los átomos, algo crucial para el diseño de fármacos o materiales avanzados.
De moléculas a cúbits: una herramienta transversal
En colaboración con la Universidad de California en Berkeley, el equipo de Google ejecutó el algoritmo para analizar la estructura de dos moléculas (una de 15 átomos y otra de 28), utilizando datos experimentales obtenidos por resonancia magnética nuclear (RMN). La coincidencia entre los resultados del algoritmo cuántico y los métodos tradicionales no solo validó la aproximación, sino que reveló detalles que los sistemas clásicos no eran capaces de detectar.
La RMN —base científica detrás de tecnologías como la resonancia magnética— permite explorar la posición relativa de los átomos mediante la detección de los «spins» magnéticos de sus núcleos. El enfoque cuántico, sin embargo, permite ir más allá, desentrañando interacciones complejas entre esos spins incluso a largas distancias, algo que los métodos clásicos alcanzan con dificultad o coste computacional prohibitivo.
Para Ashok Ajoy, colaborador del proyecto y profesor en Berkeley, este tipo de algoritmo abre la puerta a una “espectroscopia cuántica” más potente, con aplicaciones no solo en química, sino también en biotecnología, baterías o nuevos materiales. «La RMN mejorada con computación cuántica podría convertirse en una herramienta muy útil para el descubrimiento de fármacos», señala.
La importancia del hardware: el chip Willow
El avance sería imposible sin el desarrollo de hardware que reduzca significativamente los errores cuánticos. Willow, el chip de Google Quantum AI, ha sido optimizado para operaciones a alta velocidad y con tasas de error extremadamente bajas. En pruebas anteriores, ya había demostrado su capacidad con el muestreo de circuitos aleatorios, un test diseñado para estresar la complejidad del sistema.
Quantum Echoes, sin embargo, plantea un reto diferente: modelar con precisión un experimento físico real. Esto exige no solo manejar cúbits con fiabilidad, sino también que el sistema pueda mantener la coherencia del cálculo el tiempo suficiente para que los resultados sean útiles y verificables.
La verificación cuántica —entendida como la posibilidad de repetir un cálculo con la misma respuesta— es un paso clave hacia una computación cuántica útil. Si los resultados de un algoritmo cuántico no pueden comprobarse o reproducirse, su aplicación práctica queda limitada.
Perspectivas: hacia el cúbit lógico
Con este experimento, Google avanza hacia el hito 3 de su hoja de ruta cuántica: construir un cúbit lógico de larga duración. El objetivo final es un ordenador cuántico a gran escala, con corrección de errores y capaz de resolver problemas científicos que están más allá de las posibilidades de la computación clásica.
Pero más allá del roadmap interno, lo conseguido con Quantum Echoes ofrece una prueba tangible de que la computación cuántica no está confinada al terreno teórico. El cálculo de estructuras moleculares complejas, con resultados verificados, sitúa esta tecnología en la frontera de las aplicaciones reales.
Aún no se trata de un sistema comercializable ni de una herramienta generalista. Pero el experimento abre un camino claro: algoritmos verificables que aprovechan propiedades cuánticas genuinas para resolver problemas que la ciencia lleva décadas intentando abordar con métodos clásicos. Y lo hacen no solo con más velocidad, sino con una precisión que empieza a ser útil fuera del laboratorio.
La era de los «cuantoscopios» —herramientas cuánticas para observar lo invisible— puede que aún no haya llegado. Pero ya hay señales inequívocas de su eco.
