Japón ha puesto en funcionamiento Shunkai, un ordenador cuántico de átomos neutros que comienza con unos 50 cúbits y pretende alcanzar 500 durante su desarrollo. La meta es llegar a 10.000 cúbits físicos con detección y corrección de errores para 2031, creando una plataforma capaz de ejecutar cálculos cuánticos útiles.

Shunkai comienza con 50 cúbits, pero Japón quiere llevarlo mucho más lejos

Shunkai comienza con unos 50 cúbits, pero esa cifra no representa el destino final del proyecto. Un cúbit es la unidad básica de información cuántica; en este caso, cada uno corresponde a un átomo neutro ultrafrío atrapado mediante haces láser conocidos como pinzas ópticas. Aunque los átomos deben enfriarse, el sistema que los controla funciona a temperatura ambiente y no necesita un gran refrigerador criogénico. Esa característica facilita una arquitectura diferente de la utilizada por muchos ordenadores cuánticos superconductores.

En su primera etapa, Shunkai funciona con aproximadamente 50 cúbits. Integra procesador cuántico, sistemas de control, medición y software para recibir instrucciones y devolver resultados. También permite estudiar cómo mover los átomos durante los cálculos y cómo mantener operaciones cuánticas estables.

La siguiente meta es ampliar el sistema hasta unos 500 cúbits. Esto no significa simplemente multiplicar por diez el número de átomos. Al aumentar la escala aparecen problemas de control, estabilidad, fidelidad de las operaciones y errores cuánticos. Por eso, esta fase servirá también para desarrollar métodos que permitan detectar y corregir esos errores y para abrir parcialmente el sistema a investigadores externos.

En otras palabras, los 50 cúbits son el punto de partida operativo; los 500 representan una plataforma de investigación mucho más grande. Ninguna de estas dos cifras debe interpretarse como una medida de “potencia” comparable con los núcleos de un procesador convencional: en computación cuántica también importan la calidad de los cúbits, las tasas de error, la conectividad y la profundidad de los circuitos que pueden ejecutarse.

Los 10.000 cúbits son el verdadero objetivo tecnológico del proyecto

El objetivo decisivo está mucho más adelante: para marzo de 2031, el proyecto dirigido por Kenji Ohmori pretende construir un sistema de 10.000 cúbits físicos, capaz de detectar y corregir errores cuánticos y disponible para usuarios externos.

Los cúbits lógicos, en cambio, utilizan varios cúbits físicos junto con técnicas de corrección de errores para proteger la información cuántica. El verdadero avance será conseguir cálculos suficientemente largos y precisos para que los errores no destruyan el resultado.

La hoja de ruta japonesa establece que para 2028 se pretende demostrar la eficacia de la corrección de errores y permitir que usuarios del propio proyecto ejecuten circuitos cuánticos. Para 2030, el objetivo es implementar un conjunto universal de operaciones con cúbits lógicos y permitir que usuarios externos ejecuten circuitos lógicos.

Si el equipo consigue esos objetivos, los 10.000 cúbits representarían algo más importante que una cifra espectacular: demostrarían que una arquitectura de átomos neutros puede escalar, mantenerse estable y realizar computación tolerante a fallos. Además, el proyecto contempla integrar Shunkai con infraestructura de supercomputación, de modo que los recursos cuánticos y clásicos puedan trabajar juntos.

Por eso, 10.000 es una meta tecnológica: significa pasar de una plataforma experimental a una infraestructura potencialmente útil para investigación y desarrollo, aunque el rendimiento real dependerá de la calidad de los cúbits, los errores, los algoritmos y la cantidad de cúbits lógicos que puedan obtenerse. Esto será esencial para demostrar utilidad práctica.

¿Para qué quieren llegar hasta 10.000 cúbits?

¿Para qué quieren llegar tan lejos? La respuesta es utilizar la computación cuántica para determinados problemas que pueden resultar difíciles de resolver de manera práctica con computadoras clásicas. La idea es usar una máquina cuántica como acelerador especializado junto con superordenadores.

Un ejemplo claro es la simulación de materiales. Las propiedades de muchos materiales dependen de interacciones cuánticas complejas. Una computadora cuántica suficientemente grande y tolerante a fallos podría ayudar a simular determinados sistemas con una precisión y una profundidad que resultan muy costosas para un ordenador clásico. Esto podría contribuir, por ejemplo, a investigar materiales con propiedades específicas para electrónica, energía o nuevas tecnologías.

Otro ejemplo es la química y el estudio de moléculas. Una computadora cuántica puede representar ciertos estados cuánticos de moléculas y utilizar esa capacidad para investigar estructuras, interacciones y reacciones. El objetivo no es que Shunkai actual descubra mañana un medicamento o una batería revolucionaria, sino desarrollar una plataforma que permita probar estos tipos de aplicaciones cuando la tecnología alcance la escala y fiabilidad necesarias.

También se investigan problemas de optimización y simulaciones científicas. El propio programa Moonshot japonés estudia algoritmos y aplicaciones que podrían alcanzar una ventaja cuántica frente a los superordenadores clásicos.

Por tanto, la cadena es sencilla: 50 cúbits permiten construir y probar la plataforma; 500 permiten escalarla y desarrollar aplicaciones y corrección de errores; 10.000, si se alcanzan con suficiente calidad, podrían demostrar una computadora cuántica tolerante a fallos capaz de abordar problemas científicos e industriales mucho más exigentes.

Shunkai no busca demostrar que Japón tiene una computadora cuántica capaz de resolver cualquier problema. Su propósito es construir una arquitectura escalable y tolerante a fallos. Si alcanza 10.000 cúbits físicos con corrección de errores, podría convertirse en una plataforma para investigación científica e industrial avanzada, junto a superordenadores clásicos.

Referencia:

• JST/Neutral Atom-Based Fault-Tolerant Quantum Computer- Link
• NINS/Japan’s First Full-Stack Neutral-Atom Quantum Computer “Shunkai” Is Operational. Link