Willow: el laboratorio que resguarda la computadora más poderosa del mundo en el lugar más frío del universo
Es del tamaño de un barril de petróleo con una serie de discos redondos, conectados por cientos de cables de control que descienden a una bañera de bronce refrigerada con helio líquido
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Parece un candelabro dorado y contiene el lugar más frío del universo conocido. Lo que veo no es solo la computadora más potente del mundo, sino una tecnología crucial para la seguridad financiera, los secretos gubernamentales, la economía mundial y más.
La computación cuántica es la clave para que empresas y países ganen (o pierdan) en el siglo XXI. Frente a mí, suspendido a un metro de altura, en unas instalaciones de Google en Santa Bárbara, California, está Willow. Francamente, no era lo que esperaba. No hay pantallas ni teclados, y mucho menos cámaras holográficas en la cabeza ni chips que leen el cerebro.
Willow es del tamaño de un barril de petróleo con una serie de discos redondos, conectados por cientos de cables de control negros que descienden a una bañera de bronce refrigerada con helio líquido que mantiene el microchip cuántico a una milésima de grado sobre el cero absoluto. Parece, y se siente, muy de los años 80, pero si se logra alcanzar el potencial de la cuántica, la estructura de metal y alambre con forma de medusa que tengo frente a mí transformará el mundo de muchas maneras.
“Bienvenidos a nuestro laboratorio de IA Cuántica”, dice Hartmut Neven, jefe de IA Cuántica de Google, mientras cruzamos la puerta de alta seguridad. Neven es una figura legendaria, mitad genio tecnológico, mitad entusiasta de la música techno, que viste como si hubiera llegado haciendo snowboard directamente del festival de música Burning Man, para el cual diseña obras de arte.
Quizás así lo hizo en un universo paralelo. Pero de eso hablaremos más adelante. Su misión es convertir la física teórica en computadoras cuánticas funcionales “para resolver problemas que de otro modo serían irresolubles”. Según afirma, estos candelabros son los de mejor rendimiento del mundo.
El templo secreto de la alta ciencia
Gran parte de nuestra conversación gira en torno a lo que no se nos permite filmar en este laboratorio restringido. Esta tecnología crucial está sujeta a controles de exportación, secretismo y se encuentra en el corazón de una carrera por la supremacía comercial y económica.
Cualquier pequeña ventaja, desde la forma de nuevos componentes hasta las empresas que participan en las cadenas de suministro globales, es una fuente de potencial ventaja. Hay un notable aire californiano en este templo de la alta ciencia, en su arte y su color.
Cada computadora cuántica recibe un nombre como Yakushima o Mendocino. Cada una está envuelta en una obra de arte contemporáneo, y varios murales estilo grafiti adornan las paredes iluminadas por el brillante sol invernal.
Neven sostiene a Willow, el más reciente chip cuántico de Google, que cumplió con dos hitos importantes. Dice que resolvió “de una vez por todas” el debate sobre si las computadoras cuánticas pueden realizar tareas que las computadoras clásicas no pueden.
Willow también solucionó en minutos un problema de referencia que le habría llevado a la mejor computadora del mundo 10 septillones de años, es decir, más de un billón de billones de años, más que la edad del universo. Este resultado teórico se aplicó recientemente al algoritmo Quantum Echoes (eco cuántico), imposible para las computadoras convencionales, que ayuda a aprender la estructura de las moléculas con la misma tecnología utilizada en las máquinas de resonancia magnética.
Neven enumera las formas en que cree que este chip cuántico Willow se utilizará “para ayudar con muchos de los problemas que la humanidad enfrenta actualmente”.
“Nos permitirá descubrir medicamentos de forma más eficiente”, afirma. “Nos ayudará a aumentar la eficiencia en la producción de alimentos, a producir energía, a transportarla, a almacenarla... a resolver el cambio climático y el hambre humana. Nos permite comprender mucho mejor la naturaleza y luego desvelar su secreto para desarrollar tecnologías que nos hagan la vida más placentera”, me explica.
Algunos investigadores creen que la inteligencia artificial real solo será realmente posible con la cuántica. Miembros del equipo acaban de recibir el Premio Nobel por la investigación original sobre los “cúbits superconductores” que se utilizan aquí. El chip Willow tiene 105 cúbits. El proyecto cuántico de Microsoft tiene 8 cúbits, pero utiliza un enfoque diferente.
La carrera mundial consiste en alcanzar el millón de cúbits para una “máquina a escala industrial” capaz de realizar química cuántica y diseñar fármacos sin errores. La tecnología es frágil. Lo que está sucediendo aquí se observa con atención en todo el mundo. El profesor Peter Knight, presidente del Consejo Asesor Estratégico de los Programas Nacionales de Tecnología Cuántica, afirma que Willow ha sido pionero.
“Todas las máquinas están todavía en la fase de modelo de juguete; cometen errores. Necesitan corrección de errores. Willow fue la primera en demostrar que puedes corregir errores mediante repetidas rondas de reparaciones, lo que es una mejora”, afirma. Esto sitúa la tecnología rumbo a una ampliación para realizar con precisión un billón de operaciones, quizás en siete u ocho años, en lugar de las dos décadas que se suponían anteriormente.
Si el primer cuarto de este siglo se definió por el auge de internet y luego por la inteligencia artificial, los próximos 25 años seguramente marcarán el comienzo de la era cuántica.
¿Cómo funciona?
Imagina intentar encontrar una pelota de tenis en uno de mil cajones cerrados. Una computadora clásica abre cada uno en orden. Una computadora cuántica los abre todos a la vez. O, de forma similar, en lugar de necesitar cien llaves para abrir cien puertas en la informática convencional, la cuántica permite abrir las cien, con una sola llave, al instante. Estas máquinas no serán para todos. No se reducirán a teléfonos, lentes de IA ni laptops. Pero el punto es que la potencia de estas computadoras crece exponencialmente y todos se están sumando a la acción.
Le pregunté al director de Nvidia, Jensen Huang, si esto supone una amenaza para su modelo de proporcionar chips especializados para IA. “No, en el futuro se añadirá un procesador cuántico a una computadora”, respondió. Y uno de los líderes de Reino Unido en este campo señala lo que está en juego en el mundo cuántico: el poder de descifrar prácticamente cualquier cosa, desde secretos de Estado hasta el Bitcoin.
“Todas las criptomonedas también tendrán que ser reexaminadas debido a la amenaza de la computación cuántica”, afirma Peter Knight. Un socio importante de Nvidia afirmó el año pasado que, si bien el Bitcoin aún tenía algunos años de vida, la tecnología necesitaba bifurcarse hacia una cadena de bloques más sólida para finales de la década.
Fuentes de la industria tecnológica se refieren al proceso “Harvest now, decrypt later” (HNDL) (“Cosecha ahora, descifra después”) para describir cómo se cree que las agencias estatales guardan todos los datos cifrados del mundo, tanto dentro como fuera de su país, con la expectativa de que las generaciones futuras puedan acceder a ellos.
Carrera global
Y luego está la carrera en todo el mundo. El enfoque de China es muy diferente al de la carrera comercial en Estados Unidos y Occidente. Con alrededor de US$15.000 millones, los recursos totales dedicados a la tecnología cuántica en China posiblemente sean del orden de todos los demás programas gubernamentales del mundo juntos, afirma el profesor Knight.
Desde 2022, China publicó más artículos científicos sobre cuántica que cualquier otro país. Los esfuerzos han sido liderados por el físico pionero Pan Jianwei. Es un elemento clave del decimocuarto plan quinquenal de Pekín. China decidió impedir que empresas tecnológicas como Baidu y Alibaba desarrollaran su propia investigación cuántica y concentrar a las personas y la infraestructura en una empresa estatal. China intenta obtener ventaja en las comunicaciones y satélites cuánticos.
El año pasado, Pan desarrolló y probó el ordenador cuántico Zuchongzhi 3.0 utilizando una tecnología similar, aunque con un enfoque diferente al de Willow, y obtuvo resultados similares. En otoño se abrió al mercado. Todo esto se parece un poco al Proyecto Manhattan de la Segunda Guerra Mundial para producir las primeras armas nucleares, o a la carrera espacial del siglo XXI.
Reino Unido es uno de los centros científicos de la investigación cuántica. Fue un científico británico quien realizó la investigación original sobre los cúbits superconductores. En este país hay decenas de empresas e investigación de vanguardia. El gobierno planea realizar una inversión significativa en este ámbito en las próximas semanas.
Es vital para la economía, el campo militar y la geopolítica. Existe la esperanza de que Reino Unido se convierta en la tercera potencia en este ámbito.
Universos paralelos
De vuelta en el laboratorio de Willow, quizás hay más preguntas existenciales que se están planteando. El año pasado, Neven sugirió que la velocidad sin precedentes de Willow respaldaba algunas concepciones sobre la existencia de un multiverso. Básicamente, esta velocidad podría explicarse por el hecho de que Willow aprovechó los universos paralelos para obtener su potencia de cálculo. No todos los científicos lo creyeron.
“Todavía hay un debate acalorado”, me dice. Como viste en tu visita al laboratorio, la razón por la que las computadoras cuánticas son tan potentes es que, en un solo ciclo de reloj, pueden alcanzar simultáneamente dos de las 105 combinaciones. Esto te hace preguntar ¿dónde están estas cosas diferentes? Hay una versión de la mecánica cuántica en la que hay que pensar. La formulación de muchos mundos: universos paralelos o realidades paralelas”.
Willow no demostró esto, aclaró Neven, pero dijo que “sugería que deberíamos tomar esta idea en serio”. Esta es la vanguardia de la frontera mundial de la tecnología y del crecimiento, y el gobierno británico pronto invertirá cientos de millones para alcanzar a Willow y a los chinos. Parece ciencia ficción. Se está convirtiendo rápidamente en una realidad económica.
*Por Faisal Islam
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