Quantum Computers Aren’t What You Think — They’re Cooler | Hartmut Neven | TED

Traductor: Sebastian Betti Revisor: Sebastian Sanchez

I'm Hartmut, I lead Google Quantum AI.

Soy Hartmut, dirijo Google Quantum AI.

I have been working on quantum computing since 2012.

Trabajo en computación cuántica desde 2012.

And let me tell you why this is so intriguing.

Y permítanme explicarles porqué esto es tan intrigante

Today's computers, like your laptop or a server at a Google data center,

Los ordenadores actuales, como un portátil

o un servidor de un centro de datos de Google,

operate on the binary logic of zeros and ones.

funcionan con la lógica binaria de ceros y unos.

A quantum computer like this one replaces the binary logic

Una computadora cuántica como esta,

reemplaza la lógica binaria por las leyes de la física cuántica.

with the laws of quantum physics that gives it more powerful operations,

Le brinda funciones más poderosas,

allowing it to perform certain computations with way fewer steps.

permitiéndole simplificar el proceso de ciertos cálculos.

So where does this superpower come from?

Pero, ¿cómo es que obtuvo este superpoder?

Quantum computing is the first technology

La computación cuántica es la primera tecnología

that takes the idea serious that we live in a multiverse.

que se toma en serio la idea de que vivimos en un multiverso.

It can be seen as farming out computations to parallel universes.

Podría describirse como el traslado de cálculos a universos paralelos.

Let me explain.

Les explico:

In quantum physics,

en física cuántica,

the key mathematical object

el objeto matemático clave

to describe many worlds is called superposition.

para describir muchos mundos, se llama superposición.

To understand what it is, let's look at this simple system.

Para entender qué esto,

veamos este sencillo sistema.

You just need three bits to describe it.

Solo necesitas tres bits para describirlo.

Each coin is a two-state system.

Cada moneda es un sistema de dos estados.

Heads or tails,

Cara o cruz,

zero or one.

cero o uno.

We look at a start state.

Nos fijamos en un estado inicial.

If I were to know which forces act on the system,

Si supiera qué fuerzas actúan sobre el sistema,

then I can predict its trajectory and future states.

entonces podría predecir su trayectoria y sus estados futuros.

This is how we reason in classical physics and also in everyday life.

Así es como razonamos en la física clásica y también en la vida cotidiana.

But if you were to treat this as a quantum system,

Pero si lo trataras como un sistema cuántico,

then it can branch into many configurations simultaneously.

entonces podría ramificarse en muchas configuraciones simultáneamente.

And we have to keep track of all those trajectories,

Y tenemos que hacer un seguimiento de todas esas trayectorias

interfere them to make an accurate prediction

e interferir en ellas para hacer una predicción precisa

of what states we are going to see in the future.

de los estados que veremos en el futuro.

So the equations of quantum mechanics

Por lo tanto, las ecuaciones de la mecánica cuántica

tell us that at any time, any object,

nos dicen que, en cualquier momento,

cualquier objeto,

myself or the world at large,

el mundo en general o yo,

exists in a superposition of many configurations.

existe en una superposición de muchas configuraciones.

Intriguingly, look around in this room.

Curiosamente,

si miran a su alrededor en esta sala,

We are forming a configuration too.

también estamos formando una configuración.

And the equations of quantum physics would suggest

Y las ecuaciones de la física cuántica sugieren

that we sit in different arrangements in different worlds.

que nos sentamos en diferentes ordenamientos en mundos diferentes.

This superpower can be applied to computation.

Este superpoder se puede aplicar a la computación.

Picture a search task.

Imaginen una tarea de búsqueda.

By envisioning a very tall closet with a million drawers,

Imaginen un armario muy alto con un millón de cajones,

I place an item in one of the drawers.

coloco un objeto en uno de los cajones.

How many drawers do you have to open to find the item?

¿Cuántos cajones hay que abrir para encontrar el artículo?

In average it will be half a million,

En promedio serán medio millón,

but if you had access to a quantum algorithm,

pero de tener acceso a un algoritmo cuántico,

it would only be 1,000 steps to find the item.

solo serían 1000 pasos para encontrar el objeto.

How in the world can this be?

¿Cómo puede ser esto?

Indeed, it cannot be in a single world.

De hecho, no puede ser en un solo mundo.

So here you see a good example

He aquí un buen ejemplo

of how quantum computing can attain an advantage

de cómo la computación cuántica puede obtener una ventaja

by performing computations in parallel worlds.

mediante la realización de cálculos en mundos paralelos.

Let me show you how to use a quantum computer in practice.

Les mostraré cómo usar un ordenador cuántico en la práctica.

So here you see a program in Cirq,

Aquí pueden ver un programa en Cirq,

o lenguaje de programación basado en Python,

or Python-based programming language to express quantum algorithms.

para expresar algoritmos cuánticos.

It looks like sheet music.

Parece una partitura.

Each line represents a qubit,

Cada línea representa un cúbit

and each box represents an operation.

y cada casilla representa una operación.

When I hit return,

Cuando presiono la tecla de retorno,

then it gets transmitted to our data center

se transmite a nuestro centro de datos

in Santa Barbara.

en Santa Bárbara.

Here you actually see a live feed of one of our machines.

Aquí pueden ver una transmisión en vivo de una de nuestras máquinas.

Actually, our most powerful quantum computers now have over 100 qubits.

De hecho, nuestros ordenadores cuánticos más potentes

ahora tienen más de 100 cúbits.

There, the operations get translated into waveforms,

Ahí las operaciones se traducen en formas de onda,

electrical pulses that control the qubits.

pulsos eléctricos que controlan los cúbits.

You see how the waveforms change as I change the circuit.

Vean cómo cambian las formas de onda conforme cambio el circuito.

So this is a simple two-qubit circuit performing quantum search.

Este es un circuito simple de dos cúbits que realiza una búsqueda cuántica.

For the programmers among you,

Para los programadores, por favor,

please note how I find one item in a database of four

observen cómo encuentro un elemento en una base de datos de cuatro

by only doing a single call to the database.

con solo hacer una llamada a la base de datos.

This is something you could not do on an ordinary computer.

Esto es algo que no se puede hacer en un ordenador normal.

So what can you do with quantum computers today?

Entonces,

¿qué se puede hacer con las computadoras cuánticas hoy en día?

We have prepared interesting quantum states

Hemos preparado estados cuánticos interesantes

and studied their properties.

y estudiado sus propiedades.

This has led to dozens of publications

Esto ha dado lugar a decenas de publicaciones

in high-impact journals like Nature or Science.

en revistas de alto impacto como Nature o Science.

Actually, I like to think of it as creating little pieces of magic.

De hecho, me gusta pensar que es como crear pequeños actos de magia.

For example, one state we prepared

Por ejemplo, un estado cuántico que preparamos

can be thought of as spawning a tiny traversable wormhole.

pareciera que generara un pequeño agujero de gusano transitable.

Útil para aprender sobre la física de los agujeros de gusano.

We can use it to learn about the physics of wormholes.

We can throw a qubit in

Podemos lanzar un cúbit

and see how it reappears on the other side.

y ver cómo reaparece en el otro lado.

We made time crystals.

Creamos cristales temporales.

That's a cool word, isn't it?

Suena asombroso, ¿no?

Like, who doesn't want to have a time crystal as an earring?

¿A quién no le gustaría tener un cristal del tiempo como pendiente?

Time crystals have amazing physical properties.

Los cristales del tiempo tienen propiedades físicas asombrosas.

They change periodically in time without ever exchanging energy

Cambian periódicamente en el tiempo

sin tener que intercambiar energía con el ambiente

with the environment.

That's the closest to a perpetual mobile

Es lo más parecido a un móvil perpetuo

that the laws of physics allow you to get.

que las leyes de la física nos permiten alcanzar.

Or a final example, non-abelian anyons.

Un último ejemplo,

los anyones no abelianos.

This is a mouthful,

Es difícil de explicar,

but these are systems that change the overall properties

pero se trata de sistemas que cambian las propiedades generales

when exchanging two identical parts,

al intercambiar dos partes idénticas,

something humans have never seen before.

algo que los humanos nunca habíamos visto antes.

Because envision a little house made of Lego bricks

Porque imaginen una casita hecha de ladrillos de Lego

and envision swapping two bricks that look identical.

e imaginen que intercambian dos ladrillos que parezcan idénticos.

In everyday life, you would not notice a difference,

En la vida cotidiana, no notarían la diferencia,

but quantum physicists had predicted that systems can exist,

pero los físicos cuánticos ya habían predicho que pueden existir sistemas

that exchange or change their properties

que intercambian o cambian sus propiedades

when you exchange two identical parts.

cuando se intercambian dos partes idénticas.

To date, nobody has performed

Hasta la fecha, nadie ha realizado

a practical application that can only be done on a quantum computer.

una aplicación práctica que solo puede realizarse en un ordenador cuántico.

Despite what you may have read in the press.

A pesar de lo que hayan leído en la prensa.

But today, I'm excited to tell you that we are completing the design

Pero hoy me complace informarles que estamos finalizando el diseño

of an algorithm that may lead to first commercial applications.

de un algoritmo que podría conducir a las primeras aplicaciones comerciales.

This quantum algorithm performs signal processing

Este algoritmo cuántico procesa señales

to enable new ways to detect and analyze molecules

para permitir nuevas formas de detectar y analizar moléculas

using nuclear electronic spin spectroscopy.

mediante la espectroscopía de espín electrónico nuclear.

In time, this may lead to exciting consumer applications.

Esto podrá dar lugar

a interesantes aplicaciones para los consumidores.

Envision a device akin to an electronic nose

Imaginen un dispositivo similar a una nariz electrónica

in your phone or smart watch.

en el teléfono o reloj inteligente.

Wouldn't it be awesome if your phone could warn you

¿No sería fantástico que el teléfono te avisara

that you step into a room with dangerous viruses?

que entras en una habitación con virus peligrosos?

Or if your smart watch could detect free radicals in your bloodstream

O si el reloj inteligente pudiera detectar

los radicales libres en el torrente sanguíneo

and tell you it's time to drink your acai juice,

y decirte que es hora de beber el zumo de açaí,

or warn you of allergens in food

advertirte sobre los alérgenos presentes en los alimentos

or many other truly helpful use cases.

o sobre muchos otros casos de uso realmente útiles.

To unlock more applications,

Para desbloquear más aplicaciones,

you will need to build a large error-corrected quantum computer.

hay que construir una gran computadora cuántica con errores corregidos.

Here you see our road map.

Aquí pueden ver nuestra hoja de ruta

How to build a computer with a million physical qubits.

sobre cómo fabricar un ordenador con un millón de cúbits físicos.

It consists of six milestones.

Consta de seis hitos.

and we achieved already the first two.

y ya hemos conseguido los dos primeros.

Prior to 2019,

Antes del año 2019,

nobody had shown a beyond classical computation on a quantum computer.

nadie había demostrado una computación

más allá de la clásica en un ordenador cuántico.

We were the first to demonstrate it.

Fuimos los primeros en demostrarlo.

Our chip could perform a computation

Nuestro chip podía realizar el cálculo

que una supercomputadora más rápida de ese entonces

that the then-fastest supercomputer would have needed 10,000 years to do.

habría necesitado 10 000 años para hacer.

But recently, we repeated this experiment.

Pero recientemente, repetimos este experimento.

And now, Frontier, today's top supercomputer,

Y ahora, Frontier,

la mejor supercomputadora de la actualidad,

would need one billion years to perform this computation.

necesitaría mil millones de años para realizar este cálculo.

This dramatic growth in compute power corroborates Neven's Law,

Este espectacular aumento de la potencia de cálculo corrobora la Ley de Neven,

which says that the power of quantum computers will grow

según la cual la potencia de los ordenadores cuánticos crecerá

at a double exponential rate.

a un ritmo exponencial doble.

In 2023, we achieved the second milestone.

En 2023, logramos el segundo hito.

We demonstrated again for the first time

Hemos vuelto a demostrar por primera vez

that quantum error correction is a scalable technology.

que la corrección de errores cuánticos es una tecnología escalable.

Error correction sounds boring, but it's crucial.

La corrección de errores suena aburrida,

pero es crucial.

Today, our two-qubit operations have an error rate of 1 in 1,000.

Hoy en día, nuestras operaciones de dos cúbits

tienen una tasa de error de 1 en 1000.

That means that in every 1,000 steps or so,

Esto significa que cada 1000 pasos aproximadamente,

the quantum computer will crash.

la computadora cuántica fallará.

To improve this,

Para mejorar esto,

we combine many physical qubits to a logical qubit

combinamos muchos cúbits físicos en un cúbit lógico

to reduce the error rate to 1 in a billion or even less.

para reducir la tasa de error a 1 en mil millones o incluso menos.

We are about halfway through our road map,

Estamos casi a la mitad de nuestra hoja de ruta

and we are optimistic that we will complete it

y somos optimistas de que la finalizaremos

before the end of this decade.

antes de que termine esta década.

We have done analytical and numerical studies

Hemos realizado estudios analíticos y numéricos

to predict which algorithms will be impactful

para predecir qué algoritmos tendrán un impacto

on such a large quantum computer.

en un ordenador cuántico tan grande.

A class of applications we like and we call Feynman's killer app,

Una clase de aplicaciones que nos gustan

y que denominamos la mejor aplicación de Feynman,

is the simulation of systems where quantum effects are important.

es la simulación de sistemas en los que los efectos cuánticos son importantes.

This is relevant for designing more effective,

Esto es relevante para diseñar medicamentos más eficaces

more targeted medicines.

y más específicos.

Specifically, we have worked with a pharmaceutical company

Concretamente, hemos trabajado con una empresa farmacéutica

on algorithms to describe cytochrome P450.

en algoritmos para describir el citocromo P450.

This group of enzymes metabolizes about 75 percent of the drugs we take.

Este grupo de enzimas metaboliza un 75 % de los medicamentos que tomamos.

Or the design of lighter, faster-charging batteries

O el diseño de baterías más livianas y de carga más rápida

that can hold a larger charge for electric cars

que puedan soportar una carga mayor para automóviles eléctricos

or even electric airplanes.

o incluso aviones eléctricos.

Or to hasten the design of fusion reactors to help with climate change,

O para acelerar el diseño de reactores de fusión

para ayudar a combatir el cambio climático,

arguably humanity's most urgent challenge.

que podría decirse que es el desafío más urgente de la humanidad.

A recent result is a novel algorithm

Un resultado reciente es un algoritmo novedoso

that delivers significant speed up for optimization.

que ofrece una velocidad significativa para la optimización.

This is a big deal

Esto es importante,

because optimization problems are ubiquitous

porque los problemas de optimización están por doquier

in engineering, finance or machine learning.

en la ingeniería,

las finanzas o el aprendizaje automático.

A way to think about this result is in the future,

Podríamos interpretar este resultado para el futuro,

when an AI will play chess or Go against the quantum AI,

cuando una IA juegue al ajedrez o se enfrente a la IA cuántica,

the quantum AI will win.

la IA cuántica ganará.

This result shows that quantum computers

Este resultado demuestra que los ordenadores cuánticos

will become a must-have capability

se convertirán en una capacidad imprescindible

to serve foundational computational tasks.

para realizar las tareas computacionales fundamentales.

I'm also very interested in the intersection of physics

También me interesa mucho la intersección de la física

and neurobiology.

y la neurobiología.

La ciencia de la información cuántica

Quantum information science

puede permitirnos responder

may enable us to answer one of humanity's deepest questions:

a una de las preguntas más profundas de la humanidad:

What creates conscious experience?

¿qué es lo que crea la experiencia consciente?

An attractive conjecture is that consciousness

Una conjetura atractiva es que la conciencia

is how we experience the emergence

es la forma en que experimentamos el surgimiento

of a single classical world

de un único mundo clásico

out of the many the multiverse is composed of.

a partir de los muchos que componen el multiverso.

With academic collaborators,

Con colaboradores académicos,

I have started a program to experimentally test this conjecture

he iniciado un programa para probar experimentalmente esta conjetura

using methods of quantum neurobiology.

utilizando métodos de neurobiología cuántica.

If our conjecture is correct,

Si nuestra conjetura es correcta,

this would allow us to expand human consciousness in space,

esto nos permitiría expandir la conciencia humana

time and complexity.

en el espacio, el tiempo y la complejidad.

In conclusion,

En conclusión,

we are making steady progress

estamos avanzando de manera constante

towards building the world's first useful quantum computer

hacia la construcción del primer ordenador cuántico útil del mundo

and applying its enormous power to important challenges.

y la aplicación de su enorme capacidad a desafíos importantes.

A quantum computer will be a gift to future generations,

Un ordenador cuántico será un regalo para las generaciones futuras,

giving them a new tool to solve problems that today are unsolvable.

dándoles una nueva herramienta

para resolver problemas que hoy son irresolubles.

Thank you.

Gracias.

(Applause)

(Aplausos)