Un problema anticipat fa dues dècades
Des del 2004, molt abans que la computació quàntica fos un repte d'enginyeria pràctic, els investigadors saben que hi ha un coll d'ampolla especialment difícil. Per executar programes útils, un ordinador quàntic necessita un conjunt concret d'operacions, i algunes només es poden fer de manera fiable amb l'ajuda dels anomenats estats màgics.
El problema és que fabricar estats màgics de qualitat i protegits davant dels errors és extraordinàriament costós. Segons recorda Google, algunes estimacions apuntaven que fins al 95 % de la capacitat d'un ordinador quàntic es podria dedicar només a produir-los. A més, cada estat es consumeix quan es fa servir, així que cal generar-ne de manera contínua.
Què ha demostrat Google
El 15 d'octubre, Google Quantum AI va anunciar que ha demostrat en maquinari real el cultiu d'estats màgics, una tècnica que els seus investigadors Craig Gidney, Noah Shutty i Cody Jones van proposar el 2024. El treball, publicat a la revista Science, es va fer a Willow, el processador quàntic superconductor de la companyia.
Els resultats són notables: el cultiu va reduir unes 40 vegades els errors respecte als estats sense cultivar i va produir estats T, un tipus d'estat màgic, amb una fidelitat lògica rècord del 99,99 %. Google ho presenta com la primera demostració pràctica d'una solució a un dels colls d'ampolla de recursos més severs del sector.
Com funciona el cultiu
La idea funciona com un filtre. S'introdueix un estat amb soroll en una petita regió del xip i s'executa una seqüència de mesuraments molt coordinats que detecta errors i descarta els intents defectuosos. Els que superen el filtre creixen fins a convertir-se en un estat molt pur, que alhora s'adapta a una codificació més gran i útil.
Portar-ho a la pràctica va exigir resoldre problemes inesperats. La investigadora Emma Rosenfeld va observar durant mesos dades que semblaven desafiar les lleis de la física, fins que va descobrir que el soroll del laboratori, causat per la deriva dels equips elèctrics i els canvis de temperatura, invalidava la tècnica de mesura habitual. L'equip va afegir control al sistema i va crear un nou mètode d'avaluació que fa servir el mateix cultiu per mesurar-se.
D'un codi de correcció a un altre
L'experiment va incloure un altre pas rellevant. L'equip va aconseguir traslladar estats des d'un codi de color de distància 3, un tipus de correcció d'errors especialment adequat per al cultiu, a un codi de superfície de distància 5, el mètode més assentat del sector. Aquest empelt, descrit en la teoria del 2024, va demostrar que els estats purificats sobreviuen al pas entre tots dos esquemes.
És una peça important perquè els ordinadors quàntics tolerants a errors combinaran diverses tècniques. Poder produir estats màgics barats en una regió i fer-los servir en una altra, sense perdre qualitat, acosta l'arquitectura teòrica a una màquina real. Google reconeix, això sí, que encara ha de demostrar el cultiu a més escala i que queden molts reptes tècnics.
Per què importa a la indústria
Reduir el cost dels estats màgics té un efecte directe sobre la mida de l'ordinador necessari per resoldre problemes pràctics. Si una fracció menor de la màquina es dedica a fabricar-los, queden més qubits per al càlcul útil, i s'acosta el punt a partir del qual la computació quàntica aporta valor real.
Els sectors que segueixen més de prop aquests avenços són els que depenen de simular molècules i materials, com el farmacèutic, el químic o l'energètic, i els que afronten problemes d'optimització complexos. Per a tots ells, cada millora d'eficiència escurça la distància entre la recerca i els primers casos d'ús amb retorn.
- Escenari extrem d'algunes estimacions citades per Google Quantum AI. Tècniques com el cultiu busquen reduir aquesta proporció.
La lectura des d'Europa i Barcelona
Europa segueix de prop la cursa quàntica amb programes públics i infraestructures pròpies. A Barcelona, el Barcelona Supercomputing Center coordina Quantum Spain, la iniciativa que acosta la computació quàntica a investigadors i empreses, i l'ecosistema català té grups de recerca i startups actius en maquinari i programari quàntic.
Per a la majoria d'empreses, però, la conseqüència més immediata no és comprar temps de càlcul quàntic, sinó protegir les seves dades. Els estats membres de la Unió Europea van adoptar el 2025 un full de ruta coordinat per migrar a la criptografia postquàntica, que demana començar la transició abans que acabi el 2026 i completar la dels usos de més risc com a molt tard el 2030.
Avaluï la seva preparació postquàntica
El risc que preocupa els responsables de seguretat es resumeix en capturar ara i desxifrar després: dades xifrades avui es podrien llegir en el futur si algú les emmagatzema i arriba un ordinador quàntic capaç de trencar els algoritmes actuals. Per això importa sobretot la informació que ha de continuar sent confidencial durant molts anys.
El primer pas no requereix tecnologia quàntica: inventariar on i com es fa servir la criptografia, identificar les dades de llarga vida i preparar els sistemes per canviar d'algoritme sense refer-los. El qüestionari següent ofereix una orientació ràpida sobre el seu punt de partida.
Sap on es fa servir la criptografia als seus sistemes?
El que ve
Google insisteix que el resultat és un pas i no una meta: falta demostrar el cultiu a més escala i resoldre molts reptes d'enginyeria abans de tenir un ordinador quàntic útil i corregit d'errors. Però converteix una idea teòrica en una realitat experimental, i ho fa en un dels punts que més encarien la tecnologia.
Per a les empreses, la recomanació és doble: seguir l'evolució dels casos d'ús que es poden beneficiar de la computació quàntica i, sobretot, començar ja a preparar els seus sistemes per a la criptografia postquàntica. Són decisions de baix cost avui que eviten presses demà.
“La computació quàntica útil depèn menys d'un gran salt que d'abaratir, pas a pas, cada peça que la fa possible.”
