- Jiuzhang 2.0 ha establecido un nuevo estándar en computación cuántica óptica.
- Su velocidad supera en septillones de veces a las supercomputadoras clásicas.
- Puede abordar tareas imposibles para la computación tradicional, como el muestreo de bosones gaussianos.
- China lidera el avance cuántico con Jiuzhang, Zuchongzhi y nuevas aplicaciones científicas.
La computación cuántica ha dejado de ser un concepto reservado a laboratorios y científicos para convertirse en un auténtico campo de batalla tecnológica entre grandes potencias. En los últimos años, China ha acelerado como nunca y ha presentado avances que han conseguido dejar en la sombra a gigantes como Google o IBM.
La creación del prototipo de computador cuántico Jiuzhang 2.0 supone un hito colosal en la historia de la computación. Esta máquina basada en luz no solo ha superado a sus predecesoras, sino que ha posicionado a China en la cúspide de la carrera cuántica mundial, planteando cuestiones y retos tanto científicos como industriales de primer nivel.
¿Qué es Jiuzhang 2.0 y por qué es tan revolucionario?
Jiuzhang 2.0 es un ordenador cuántico fotónico desarrollado por el equipo de Pan Jianwei en la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC). A diferencia de los ordenadores cuánticos más conocidos, que funcionan con cúbits superconductores, Jiuzhang utiliza fotones —partículas de luz— como portadores de información cuántica.
El avance más destacado de Jiuzhang 2.0 radica en que logra detectar hasta 113 fotones, multiplicando exponencialmente su potencia computacional frente a la primera versión del sistema, que llegó a 76.
Este ordenador ha logrado completar ciertas tareas específicas, como el muestreo de bosones gaussianos (GBS), a una velocidad abrumadora: septillones de veces más rápido que la supercomputadora clásica más veloz del planeta.
Para entender el salto, basta con comparar cifras: la supercomputadora más potente necesitaría más de 30.000 millones de años para resolver un problema que Jiuzhang 2.0 soluciona en apenas un milisegundo. Esto ilustra el concepto de ventaja cuántica: la capacidad de los sistemas cuánticos para abordar problemas imposibles para la computación tradicional.
Cómo funciona: la clave del muestreo de bosones gaussianos
Uno de los puntos clave en Jiuzhang 2.0 es su uso del muestreo de bosones gaussianos (GBS). Se trata de un tipo de algoritmo cuántico especializado en simular el comportamiento de partículas de luz (bosones) cuando se propagan a través de una red óptica compleja.
GBS es esencialmente intratable para cualquier ordenador clásico, incluso para las supercomputadoras actuales. Por eso, el hecho de que Jiuzhang 2.0 logre esta tarea a gran escala, y a velocidades nunca vistas, ha supuesto una auténtica revolución en el campo.
Para llevar a cabo el GBS, el equipo desarrolló una fuente de luz exprimida estimulada extremadamente brillante, con pureza y eficiencia cercanas al 100%. Gracias a ello, fue posible alcanzar el récord de fotones detectados y avanzar notablemente en la estabilidad y repetibilidad de la máquina.
Estas innovaciones tecnológicas permiten, entre otras cosas, que Jiuzhang 2.0 sea 10.000 millones de veces más rápido que su antecesor, Jiuzhang 1.0, además de superar ampliamente cualquier otro intento previo en el campo de la computación cuántica óptica.
El salto frente a supercomputadoras y otras plataformas cuánticas
En el competitivo mundo de la computación cuántica, no solo importa la velocidad, sino también la versatilidad y la capacidad de programar tareas cada vez más variadas. Jiuzhang 2.0 no es el único proyecto puntero en China: comparte protagonismo con Zuchongzhi, una máquina cuántica basada en cúbits superconductores.
La comparación directa entre Jiuzhang 2.0 y los sistemas desarrollados por Google o IBM pone en relieve el salto de calidad de la tecnología china. Por ejemplo, Zuchongzhi 2.1, el procesador cuántico también desarrollado por el equipo de la USTC, ha conseguido cálculos que tardarían miles de años en cualquier ordenador clásico, en apenas unas horas.
De hecho, Zuchongzhi 2.1, con sus 66 cúbits, se ha mostrado 10 millones de veces más rápido que la supercomputadora más potente, realizando trabajos de complejidad muy superior al Sycamore de Google, que hasta la fecha era referente en la industria.
China es el único país del mundo que ha alcanzado la ventaja cuántica tanto en computación fotónica (Jiuzhang) como en computación superconductora (Zuchongzhi). Más información sobre los avances en computación cuántica en este enlace.
Ventaja cuántica: qué significa y qué implicaciones tiene
La llamada ventaja cuántica se refiere a demostrar que un ordenador cuántico puede realizar una tarea concreta de forma tan eficiente que ningún sistema clásico podría igualarlo, ni siquiera con recursos prácticamente ilimitados.
Jiuzhang 2.0 ha consolidado este concepto logrando ejecutar el muestreo de bosones gaussianos a una magnitud inalcanzable para cualquier ordenador convencional. Esto no implica que pueda sustituir a los sistemas clásicos en todas las áreas. Sin embargo, demuestra el potencial de la computación cuántica para revolucionar sectores donde los métodos tradicionales ya no son suficientes.
Expertos como Yuan Lanfeng, del Laboratorio Nacional de Ciencias Físicas de Hefei, resaltan que la ventaja cuántica implica resolver tareas imposibles para lo clásico, pero no reemplaza el actual universo de ordenadores. Sin embargo, sienta las bases para futuros avances en algoritmos y aplicaciones específicas.
El equipo de Pan Jianwei afirma que la computación cuántica entrará en una etapa en la que será posible resolver problemas científicos y técnicos de gran escala que antes estaban fuera del alcance humano.
De Jiuzhang original a Jiuzhang 2.0: la evolución del prototipo
La historia comienza en diciembre de 2020, cuando el equipo chino presentó la primera versión de Jiuzhang. Este sistema fotónico consiguió detectar y manipular 76 fotones, marcando un avance importante en la carrera por la supremacía cuántica óptica.
Luego, se perfeccionó la fuente de luz y el sistema de detección, elevando la cantidad a 113 fotones, bajo el nombre de Jiuzhang 2.0. Esta mejora ha multiplicado el rendimiento y la eficiencia en la recolección de luz cuántica, facilitando experimentos más complejos y una mayor programabilidad.
Lu Chaoyang, uno de los responsables, destaca que en la nueva versión no solo se lograron avances en número de fotones, sino también en flexibilidad para programar fases y adaptar la máquina a diferentes tareas. Así, Jiuzhang 2.0 se vuelve una plataforma más versátil y potente.
Jiuzhang 3.0: el siguiente gran salto
En octubre de 2023, se presentó Jiuzhang 3.0, una versión aún más avanzada, capaz de manejar 255 fotones detectados. Innovaciones como detectores mediante nanohilos superconductores y configuraciones de fibra óptica han multiplicado la complejidad de los experimentos posibles.
Con esta tecnología, Jiuzhang 3.0 podrá resolver problemas de muestreo de bosones gaussianos aproximadamente mil billones de veces más rápido que las supercomputadoras más avanzadas. Tareas que requerirían más de 20.000 millones de años en un sistema convencional ahora se ejecutan en un microsegundo.
Este ritmo de avance en China anticipa un futuro en el que los ordenadores cuánticos fotónicos superarán claramente a cualquier alternativa clásica en tareas cada vez más diversas.
Aplicaciones potenciales del Jiuzhang 2.0 y la computación cuántica china
Una de las cuestiones más debatidas sobre Jiuzhang 2.0 y Zuchongzhi es su aplicabilidad práctica. Por ahora, estas máquinas destacan en tareas específicas, pero su potencial promete revolucionar campos cruciales para la humanidad.
Algunas de las aplicaciones que se vislumbran son:
- Teoría de grafos: análisis y representación de estructuras de datos gigantes, como redes sociales o genéticas, beneficiándose de la potencia cuántica.
- Aprendizaje automático y machine learning: aceleración del procesamiento y optimización de modelos matemáticos.
- Química cuántica: simulación del comportamiento molecular y reacciones químicas, impulsando el diseño de medicamentos y materiales avanzados.
- Seguridad informática y criptografía: los ordenadores cuánticos pueden romper cifrados actuales, pero también facilitar nuevos métodos de protección basados en física cuántica.
Otros sectores como la biomedicina, las finanzas, la exploración espacial y la investigación científica pueden beneficiarse de estas tecnologías en el futuro cercano.
Desafíos y limitaciones actuales
Aunque los avances son considerables, el camino hacia la computación cuántica práctica presenta desafíos. Las máquinas como Jiuzhang 2.0 solo funcionan en condiciones muy controladas: temperaturas cercanas al cero absoluto y entornos libres de interferencias.
Además, la corrección de errores sigue siendo una dificultad significativa. Como señala Jian-Wei Pan, se necesitan aún varios años para que estos sistemas sean robustos y confiables para aplicaciones comerciales o críticas.
Por ahora, los ordenadores cuánticos se especializan en tareas concretas, como el muestreo de bosones, y no reemplazan en la mayoría de las aplicaciones cotidianas a los ordenadores clásicos. Grandes empresas e instituciones continúan invirtiendo en superar estos obstáculos con la vista puesta en una futura computación de propósito general.
La carrera mundial y el liderazgo de China
China ha tomado ventaja en la revolución cuántica, no solo por los prototipos presentados, sino por la diversidad de enfoques y la rapidez en alcanzar nuevos hitos.
Mientras EE. UU. y Europa avanzan con proyectos propios como Sycamore o los procesadores de IBM, China ha consolidado una posición dominante y muestra su capacidad para escalar prototipos del laboratorio a publicaciones internacionales.
Esto tiene dimensiones no solo tecnológicas, sino también geoestratégicas: la supremacía cuántica puede definir el futuro en áreas como la inteligencia artificial, defensa y economía global.
El ritmo de progreso en China sugiere que, si mantiene la tendencia, estará cada vez más cerca de transformar radicalmente el procesamiento de información en todo el mundo.
El desarrollo del Jiuzhang 2.0 y sus sucesoras ha marcado un antes y un después en la historia reciente de la computación. China ha demostrado que la inversión en ciencia básica, la constancia y la colaboración pueden situar a un país en la vanguardia mundial. Las máquinas que hoy parecen misteriosas son solo el principio de una revolución que en pocos años puede impactar ámbitos tan diversos como la medicina personalizada, transporte avanzado o gestión de datos globales. La era cuántica empieza a tomar forma, y Jiuzhang 2.0 es uno de sus principales estandartes.
