Para que las computadoras cuánticas transformen la computación, los científicos necesitan demostrar que sus cálculos son correctos. Ahora hay esperanza.

El chip cuántico Willow de Google ha logrado una ventaja cuántica verificable, según afirma un equipo de investigadores. Se trata de un cálculo cuántico aparentemente inalcanzable para una computadora clásica tradicional, pero con un resultado cuya exactitud puede confirmarse. El resultado del cálculo, publicado el 22 de octubre en Nature, podría ser verificado por otra computadora cuántica, aunque aún no lo ha sido.

La verificación es un paso esencial hacia las posibles aplicaciones de las computadoras cuánticas. "Si no puedo demostrarles que los datos son correctos, ¿cómo puedo hacer algo con ellos?", declaró el físico Tom O´Brien, de Google Quantum AI en Santa Bárbara, California, en una conferencia de prensa el 17 de octubre.

El cálculo, que mide un fenómeno conocido como "ecos cuánticos", se ejecuta 13.000 veces más rápido en Willow que en la supercomputadora Frontier, una de las más potentes del mundo. El conjunto completo de cálculos requeriría unos 150 años del tiempo de Frontier, lo que lo hace inviable para el cálculo clásico. En Willow, solo se necesitaron días de tiempo de computación.

“Es bastante convincente que para simular esto [con una computadora clásica] se necesitaría una combinación de gran esfuerzo computacional y algunos avances algorítmicos que aún no se han inventado, pero no es descabellado pensar que sí”, afirma el físico cuántico Aram Harrow, del MIT, quien no participó en la investigación. Las afirmaciones previas de ventaja cuántica han sido frecuentemente seguidas por cálculos clásicos mejorados que eliminan dicha ventaja.

Otras afirmaciones sobre ventajas cuánticas han contado con cierto nivel de verificación, pero dicha verificación fue ineficiente, afirma el informático Scott Aaronson, de la Universidad de Texas en Austin, quien no participó en la investigación. Por ejemplo, a medida que aumenta el tamaño de un cálculo, el tiempo necesario para verificarlo crece exponencialmente. El nuevo cálculo de Google sería eficiente de verificar, dado otro ordenador cuántico con capacidades similares.

La ventaja cuántica verificable de manera eficiente ha sido uno de los mayores desafíos que ha enfrentado el campo en los últimos años, dice Aaronson. "Este es un candidato decente".

Aún mejor, dice Harrow, sería un algoritmo que pudiera ser verificado por una computadora clásica, en lugar de otra computadora cuántica. Por ejemplo, una de las aplicaciones más famosas de las computadoras cuánticas, el algoritmo de Shor, es fácil de verificar. Divide un entero extremadamente grande en dos factores primos. Para números grandes, esta tarea tomaría una cantidad de tiempo imprácticamente larga en una computadora clásica. La dificultad de calcular esos números primos es la base del cifrado que mantiene seguros los datos de Internet. Pero una computadora cuántica lo suficientemente potente que ejecute el algoritmo de Shor podría deducir esos primos. Una vez que lo hiciera, una computadora clásica podría simplemente multiplicarlos para verificar que coincida con el número original.

Los ecos cuánticos no son tan simples. Conocidos científicamente como correladores fuera de orden temporal, los ecos cuánticos son una señal de caos en un sistema. Es "una especie de efecto mariposa, donde se toca algo en un lugar y luego, muy lejos, en un momento posterior, se produce una perturbación", dice Harrow.

Calcular ecos cuánticos implica realizar diversas operaciones aleatorias en los bits cuánticos de la computadora, o cúbits. Estas operaciones se invierten, retrocediendo el tiempo hasta el principio. Esto permite a los investigadores obtener una señal verificable del sistema caótico, que de otro modo eliminaría la información.

Un ´efecto mariposa´ cuántico

Los ecos cuánticos similares al efecto mariposa medidos en el chip Willow de Google (ilustrados) resultan de una serie de operaciones sobre cúbits. Primero, se aplican operaciones aleatorias sobre los cúbits (amarillo). Luego, se perturba un cúbit "mariposa" (morado oscuro). Las operaciones se invierten (amarillo) y se lee el resultado (morado claro). El cálculo de la ventaja cuántica del nuevo trabajo utilizó 65 cúbits de la matriz de 105 cúbits mostrada.

Los investigadores utilizaron 65 cúbits de Willow para el cálculo del eco cuántico, ejecutando las operaciones en sentido directo e inverso dos veces. Antes de cada inversión temporal, se ajustaron algunos cúbits. La técnica produce un complejo efecto de interferencia cuántica difícil de calcular de forma clásica.

Los investigadores argumentan que su algoritmo representa un avance hacia aplicaciones prácticas para las computadoras cuánticas. En un artículo aún no revisado por pares, que se publicará en arXiv.org el 22 de octubre, investigadores de Google y colaboradores utilizan la técnica para calcular cómo se organizan ciertas porciones de dos moléculas en el espacio tridimensional. Las demostraciones coincidieron con los resultados de una técnica de laboratorio típica: la resonancia magnética nuclear. Sin embargo, aún no superan los cálculos clásicos.

Aun así, dice Harrow, "es muy gratificante ver cómo conectan su computadora cuántica a un experimento real".

Citas

Google Quantum AI y colaboradores. Observación de interferencia constructiva en el límite de la ergodicidad cuántica . Nature . 22 de octubre de 2025. doi: 10.1038/s41586-025-09526-6.

C. Zhang et al. Cálculo cuántico de la geometría molecular mediante ecos de espín nuclear de muchos cuerpos. arXiv.org. Publicado el 22 de octubre de 2025.

Por Emily Conover​

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