Google demuestra «estados mágicos» con 40 veces menos errores

El cálculo en un ordenador cuántico no avanza si no se siguen fabricando piezas que se van consumiendo por el camino. Esas piezas son los llamados «estados mágicos», estados cuánticos especiales imprescindibles para calcular corrigiendo errores. Google Quantum AI anunció el 15 de octubre que ha mostrado experimentalmente cómo producir estas piezas en su procesador cuántico «Willow». Según la compañía, los errores se redujeron a aproximadamente una cuarentava parte frente a no cultivarlos.

Un estado mágico no puede reutilizarse tras un único uso, de modo que deben generarse continuamente durante el cálculo. Además, producirlos con alta calidad requiere recursos enormes. Según una estimación, hasta el 95 % de la capacidad de un ordenador cuántico podría destinarse a su generación, y los investigadores llevan unos 20 años buscando formas de reducir ese coste. La «destilación de estados mágicos» tradicional purifica muchos estados con ruido para obtener algunos de buena calidad, lo que consume muchos cubits y mucho tiempo.

El nuevo método parte de una idea distinta. Se inyectan estados con ruido en una pequeña región del chip y se realizan mediciones repetidas para comprobar si hay errores. Los intentos con errores se descartan y los que sobreviven se «cultivan». Este mecanismo, que actúa como un filtro, fue propuesto teóricamente en 2024 por investigadores de Google Quantum AI. En el experimento, la fidelidad de los estados que quedaron alcanzó al menos el 99,99 %, y la compañía lo considera un récord. Sin embargo, solo alrededor del 8 % de los intentos totales superó el control de errores.

Durante la demostración aparecieron datos de medición que parecían contradecir las leyes físicas, y el equipo tuvo que investigar la causa. Resultó que las características de los componentes electrónicos se desplazaban poco a poco con el tiempo y que el ruido derivado de los cambios de temperatura invalidaba las premisas de los métodos de evaluación habituales. El equipo añadió controles para reducir la influencia del ruido y desarrolló un nuevo método de evaluación que usa el propio cultivo como medición. También logró un «injerto»: trasladar estados creados con el «código de color», un método de corrección de errores adecuado para el cultivo, a una región mayor del «código de superficie», más consolidado. Según el equipo, es un primer paso que muestra que el cultivo es compatible con el diseño de los ordenadores cuánticos de la compañía.

¿Qué cambia, entonces? Google reconoce que el resultado acerca a un ordenador cuántico práctico capaz de corregir errores, pero admite que su aplicación práctica requiere demostraciones a mayor escala. Si baja el coste de generar estados mágicos, podría reducirse de forma notable el tamaño de los equipos necesarios para cálculos prácticos. Sin embargo, el anuncio no incluye cifras sobre cuándo podría hacerse realidad.