L’espanyol que va dissenyar la fita més important de la computació quàntica

Un ordinador quàntic pot funcionar millor que un supercomputador convencional. Aquesta frase, tan senzilla d'escriure, és una proesa que ha portat dècades de feina i contribucions de dotzenes d'investigadors. La comunitat científica intuïa que es podia aconseguir, però ningú havia creuat aquesta frontera. El pioner que va planejar el camí és un informàtic quàntic espanyol de Google, Sergio Boixo: “Estem explorant noves fronteres científiques on mai hem fet experiments, ens sentim pioners”, diu en conversa amb EL PAÍS des de Mountain View (Califòrnia).

La computació quàntica ha viscut una de les setmanes més mogudes de la seva història. L'equip de Google ha anunciat oficialment que ha aconseguit la supremacia quàntica: aconseguir que un ordinador quàntic faci en uns minuts una cosa que a un superordinador convencional li comportaria milers d'anys. El seu gran competidor comercial, IBM, ha posat en dubte la magnitud de la troballa, però a la comunitat científica hi ha pocs dubtes que el pas és una fita indubtable en aquest camp. “L'assoliment científic és enorme si es manté, i crec que ho farà”, va dir Scott Aaronson, científic de computació de la Universitat de Texas, en un article a Nature.

"Volíem demostrar que un ordinador quàntic pot ser més ràpid que els majors superordenadores"

“Vaig dissenyar la part teòrica de l'experiment”, explica Boixo. “Hi vam començar a treballar fa uns quatre anys. Volíem demostrar que un ordinador quàntic fonamental pot ser més ràpid que els millors superordinadors del món”. Cap humà havia fet abans una cosa així. És com mirar el futur des d'un lloc on tot el que hi ha davant és foscor. Boixo portava la llanterna per trobar el camí: “Has de dissenyar una mesura per comprovar que l'ordinador quàntic funciona bé. És difícil quan estàs construint ordinadors quàntics cada vegada més potents per fer alguna cosa que no s'ha fet mai”, afegeix.

Quan algú està a la frontera del que coneix, per definició no sap què hi ha més enllà. De fet pot haver-hi “sorpreses fonamentals”, una paret impenetrable que hi és per la naturalesa: “Segons totes les teories que coneixem i els desenvolupaments dels pioners de la computació quàntica, no coneixíem cap obstacle. No obstant això, a mesura que avances en els experiments i apliques teories científiques on mai s'han aplicat sempre hi ha la possibilitat que hi hagi una sorpresa fonamental”.

La magnitud dels experiments que manejava l'equip de Boixo és un salt extraordinari respecte a labors prèvies

Un dia, de fet, van sentir que alguna cosa així podia estar passant. "Quan començàvem a recollir dades i volíem veure una corba predita per la teoria, de sobte les dades experimentals van començar a baixar i en aquell moment una de les opcions que vam pensar és que potser l'experiment no funcionava. En el pitjor dels casos ens trobem nova física, vam pensar. Però ho dèiem una mica de broma, en realitat estàvem preocupats per si no sortia", explica.

La magnitud dels experiments amb què treballava l'equip de Boixo és un salt extraordinari respecte de les tasques prèvies: "Els experiments anteriors han demostrat que la computació quàntica funciona amb una complexitat de mil estats i en aquest experiment hem explorat una dimensió de 10 bilions d'estats. Hem mogut l'ordre de complexitat per un factor de 10.000 milions i s'ha de comprovar experimentalment".

Boixo, que té el títol oficial de cap científic de teoria de computació quàntica, era el cap dels programadors de l'ordinador de Google, però l'aparell en si estava a Santa Barbara. Boixo havia creat les "instruccions", però el "vehicle" experimental que li permetia avançar l'havia fet un altre equip de Google.

Boixo va arribar a Google el 2013 i va ser només el segon o tercer membre de l'equip de computació quàntica, que té la seu a Los Angeles. La unitat era teòrica però, en ser Google, de seguida van pensar que calia posar-ho en pràctica. Aquí és quan van fitxar l'equip de John Martinis a Santa Barbara, perquè "tenien bits quàntics amb molt bona qualitat". Els bits quàntics (o qubits) són la unitat que mesura la capacitat d'un ordinador quàntic.

El viatge de Boixo fins al cim quàntic va començar a León el 1973. A la seva família hi havia tradició: el seu pare, Ignacio, s'encarrega de sensibilitzar la plantilla del Banc d'Espanya sobre la importància de la ciberseguretat; el seu avi va ser un veterinari pioner a León; la seva àvia era una apassionada de la química, i el seu oncle treballa en un centre d'investigació a León. Ell també va començar aviat: “Recordo llegir llibres científics de divulgació d'Isaac Asimov quan tenia 12 o 13 anys. A mesura que anava creixent anava llegint coses cada vegada més tècniques”, explica.

“Sempre he tingut la vocació, però tot en aquesta vida requereix esforç”, afegeix. Una companya de la facultat evoca la motxilla de Sergio. Sempre anava amb llibres científics damunt, encara avui. El seu pare recorda dir-li en un viatge a un festival ètnic a Càceres: “Sergio, no sé com pots continuar estudiant en aquestes condicions. Són les dues del matí, tens només una llum que il·lumina menys que un encenedor i això és una discoteca”.

Número u en enginyeria

Aquesta mentalitat el va portar a ser el número u de la primera promoció d'Enginyeria Informàtica de la Complutense el 1996. La seva companya el recorda llegint el diari a classe. Boixo s'explica: “Sempre m'ha agradat estudiar pel meu compte. Moltes vegades arribava a classe i ja havia llegit el llibre que tocava o un de semblant i de vegades estava al fons de classe, parava atenció però podia tenir un diari davant perquè repassaven alguna cosa que ja havia llegit”, diu.

La seva faceta vocacional no li va tancar el pas a l'esport o a les bogeries de la joventut. Una vegada en poques setmanes va canviar de color de cabells i barba tres vegades: de groc intens a blau i després, morat. “De tant de canvi em va caure el pèl de la barba”, recorda. Mentre estudiava informàtica, es va llicenciar en Filosofia i Matemàtiques per la UNED. Abans de tornar a la investigació, va passar per l'empresa privada i institucions públiques perquè volia estalviar abans de començar el doctorat. “Vaig estar al Banc Central Europeu de pràctiques. Em van oferir una feina estupenda, però jo volia perseguir inquietuds més científiques. Si m'hi quedava, aquesta seria la meva trajectòria professional”, diu.

Abans de començar el doctorat a la Universitat Autònoma de Bellaterra (Barcelona), Boixo va viure prop d'un any a Egipte. Volia viure en altres cultures abans de casar-se. Durant la conversa destaca el suport rebut de la seva dona durant els difícils inicis de la seva carrera acadèmica, amb qui té tres fills. Però Boixo insisteix també a recordar el paper d'altres investigadors quàntics espanyols: Darío Gil, avui el seu competidor a IBM; Ignacio Cirac, director de l'Institut Max Planck d'Òptica Quàntica, o Diego Porras i Juanjo García Ripoll, del CSIC.

A Barcelona, va aprendre física quàntica amb el professor Albert Bramon: “Me'n va ensenyar a l'estiu, durant el seu temps lliure. Em va dir que em llegís un llibre i que l'anés a veure a les tardes”, diu. Al cap d'un any, li van donar una beca de La Caixa i el 2004 va viatjar als Estats Units i no en va tornar. Va anar al California Institute of Technology amb John Preskill, que va ser qui va encunyar el concepte de supremacia quàntica. Després d'un any a Harvard, va tornar de nou a la Universitat de Southern California, on va treballar amb una màquina considerada el primer processador quàntic comercial. “Jo vaig ser el primer programador quàntic que van contractar per treballar amb un processador així”, recorda. I així continua, sent un pioner.