El CEO de Google, Sundar Pichai, sobre lograr la supremacía cuántica

Fotografía de Sundar Pichai de pie junto a una computadora cuántica en Google Google para MIT Technology Review

en un papel hoy en Nature , y una publicación de blog de la empresa , los investigadores de Google afirman haber alcanzado la supremacía cuántica por primera vez. Su computadora cuántica de 53 bits, llamada Sycamore, tardó 200 segundos en realizar un cálculo que, según Google, le habría llevado a la supercomputadora más rápida del mundo 10.000 años. (Un borrador del documento se filtró en línea el mes pasado).

El cálculo casi no tiene ningún uso práctico: arroja una serie de números aleatorios. Se eligió solo para demostrar que Sycamore puede funcionar de la manera en que debería hacerlo una computadora cuántica. Las máquinas cuánticas útiles están a muchos años de distancia, los obstáculos técnicos son enormes, e incluso entonces probablemente superarán a las computadoras clásicas solo en ciertas tareas. (Consulte Esto es lo que la supremacía cuántica significa y no significa para la computación).

Pero aún así, es un hito importante, uno que Sundar Pichai, director ejecutivo de Google, compara con el primer vuelo de 12 segundos de los hermanos Wright. Hablé con él para entender por qué Google ya ha pasado 13 años en un proyecto que podría tardar otra década o más en dar sus frutos.

La entrevista ha sido condensada y editada para mayor claridad. (Además, se registró antes de que IBM publicara un artículo que cuestionaba la afirmación de supremacía cuántica de Google).

TR del MIT: Tienes una computadora cuántica para realizar una tarea específica muy estrecha. ¿Qué se necesitará para llegar a una demostración más amplia de la supremacía cuántica?

Sundar Pichai: Necesitaría construir una computadora cuántica tolerante a fallas con más qubits para poder generalizarla mejor, ejecutarla durante períodos de tiempo más largos y, por lo tanto, poder ejecutar algoritmos más complejos. Pero ya sabes, si en algún campo tienes un gran avance, comienzas en alguna parte. Tomando prestada una analogía: los hermanos Wright. El primer avión voló solo durante 12 segundos, por lo que no hay una aplicación práctica de eso. Pero mostró la posibilidad de que un avión pudiera volar.

Varias empresas tienen computadoras cuánticas. IBM, por ejemplo, tiene un montón de ellos en línea que la gente puede usar en la nube. ¿Por qué sus máquinas no pueden hacer lo que ha hecho Google?

Lo principal que comentaría es por qué Google, el equipo, ha podido hacerlo. Se necesita mucha ingeniería de sistemas: la capacidad de trabajar en todas las capas de la pila. Esto es tan complicado como parece desde una perspectiva de ingeniería de sistemas. Estás literalmente comenzando con una oblea, y hay un equipo que literalmente está grabando las puertas, haciendo las puertas y luego [trabajando] capas de la pila hasta poder usar IA para simular y comprender el mejor resultado.

La última oración del documento dice que estamos a solo un algoritmo creativo de obtener aplicaciones valiosas a corto plazo. ¿Alguna suposición de cuáles podrían ser?

La verdadera emoción acerca de la cuántica es que el universo funciona fundamentalmente de manera cuántica, por lo que podrá comprender mejor la naturaleza. Son los primeros días, pero donde brilla la mecánica cuántica es en la capacidad de simular moléculas, procesos moleculares, y creo que ahí es donde será más fuerte. El descubrimiento de fármacos es un gran ejemplo. O fertilizantes: el proceso Haber produce el 2% de las [emisiones] de carbono en el mundo [ ver nota 1 ]. En la naturaleza, el mismo proceso se realiza de manera más eficiente.

Nota 1: El proceso de Haber

• El Haber-Bosch process , que produce amoníaco para fertilizantes mediante la combinación de nitrógeno del aire con hidrógeno del gas natural y el vapor, produce aproximadamente el 1,44 % de las emisiones mundiales de dióxido de carbono y poco más del 1 % de las emisiones totales de gases de efecto invernadero.

Entonces, ¿qué tan lejos cree que podría estar una aplicación como mejorar el proceso Haber?

Creo que dentro de una década. Todavía estamos a unos años de escalar y construir computadoras cuánticas que funcionen lo suficientemente bien. Otras aplicaciones potenciales [podrían incluir] el diseño de mejores baterías. De todos modos, estás tratando con la química. Tratando de entender que mejor es donde pondría mi dinero.

Incluso las personas que se preocupan por ellas dicen que las computadoras cuánticas podrían ser como la fusión nuclear: a la vuelta de la esquina durante los próximos 50 años. Parece casi un proyecto de investigación esotérico. ¿Por qué el CEO de Google está tan entusiasmado con esto?

Google no estaría aquí hoy si no fuera por la evolución que hemos visto en la informática a lo largo de los años. La Ley de Moore nos ha permitido ampliar nuestra capacidad computacional para servir a miles de millones de usuarios en muchos productos a escala. Entonces, en el fondo, nos vemos a nosotros mismos como una empresa de informática profunda. La Ley de Moore está, dependiendo de cómo lo pienses, al final de su ciclo. La computación cuántica es uno de los muchos componentes por los cuales continuaremos avanzando en la computación.

La otra razón por la que estamos entusiasmados es: tome una molécula simple. La cafeína tiene 243 estados o algo así [ en realidad 1048—ver Nota 2 ]. Sabemos que ni siquiera podemos entender la estructura básica de las moléculas hoy en día con la computación clásica. Entonces, cuando miro el cambio climático, cuando miro los medicamentos, es por eso que confío en que algún día la computación cuántica impulsará el progreso allí.

Nota 2: Cafeína

• Cafeína, con 24 átomos, puede existir en 10⁴⁸estados cuánticos distintos, es decir, configuraciones de esos átomos. Eso significa que para que una computadora clásica represente perfectamente la cafeína, necesitaría 10⁴⁸bits: cerca del número de átomos en toda la Tierra (10⁴⁹o 10⁵⁰). Un chip de memoria de 1 gigabyte tiene alrededor de 10¹⁰bits.

  
  
  

A perfil tuyo en Fast Company te describió como si sintieras una premonición cuando viste una IA aprendiendo a identificar imágenes de gatos por sí misma, en 2012. [Esta cosa iba a escalar y tal vez revelar la forma en que funciona el universo, se cita a Pichai diciendo. Esto será lo más importante en lo que trabajemos como humanidad.] ¿La computación cuántica se siente tan importante?

Absolutamente. Poder estar en el laboratorio y manipular físicamente el qubit y poder ponerlo en un estado de superposición fue un momento igualmente profundo para mí porque, en mi punto anterior, así es como funciona la naturaleza. Abre toda una nueva gama de posibilidades que no existían hasta hoy.

Podría llevar mucho tiempo llegar a sistemas cuánticos que puedan hacer algo serio. ¿Cómo gestionas la paciencia en una empresa que está acostumbrada a progresar muy rápido?

Sabes, estaba pasando tiempo con Hartmut [Neven], quien lidera el equipo cuántico junto con John Martinis, el científico jefe de hardware. Y mencioné que abandoné mi doctorado en ciencia de los materiales y que la gente a mi alrededor estaba trabajando en superconductores de alta temperatura. Esto fue hace 26 años, y estaba sentado en el laboratorio y dije, Wow, esto va a necesitar mucha paciencia para pasar. Y sentí que no tenía ese tipo de paciencia. Siento un profundo respeto por las personas del equipo que se han mantenido en este viaje durante mucho tiempo. Pero casi todos los avances fundamentales funcionan de esa manera, y se necesita ese tipo de visión a largo plazo para construirlos.

La razón por la que estoy entusiasmado con un hito como este es que, si bien las cosas toman mucho tiempo, son estos hitos los que impulsan el progreso en el campo. Cuando Deep Blue venció a Garry Kasparov, fue en 1997. Avance rápido hasta cuando AlphaGo venció [Lee Sedol en 2016]: puede mirarlo y decir: Wow, eso es mucho tiempo. Pero cada hito recompensa a las personas que trabajan en él y atrae a toda una nueva generación al campo. Así es como la humanidad progresa.

Y en mi punto anterior de ingeniería de sistemas, estamos empujando muchas capas de la pila. Por lo tanto, estamos impulsando el progreso que se utilizará de muchas, muchas maneras diferentes. Por ejemplo, construir nuestros propios centros de datos es lo que nos permitió construir algo como TPU [unidades de procesamiento de tensor, chips especializados para el marco de aprendizaje profundo de Google, TensorFlow], lo que hace que nuestros algoritmos vayan más rápido. Así que es un círculo virtuoso. Una de las mejores cosas de trabajar en moonshots es que incluso tus fallas laterales valen algo, e incluso los hitos intermedios tienen otras aplicaciones. Así que sí, tienes razón, tenemos que ser pacientes. Pero hay mucha gratificación real en el camino.

¿Cuánto estás invirtiendo en computación cuántica en este momento?

Es un equipo relativamente pequeño. Pero se basa en todas las inversiones que hemos realizado durante muchos años en varias capas de Google. Se basa en los años de investigación de la empresa y en el trabajo aplicado que hemos realizado.

¿Puede hablar sobre la diferencia de enfoque entre Google e IBM? Por un lado, IBM tiene un montón de máquinas cuánticas que pone en la nube para que la gente las programe, mientras que tú lo haces como un proyecto de investigación interno [ ver nota 3 ].

Nota 3: IBM sobre la supremacía cuántica

• El 21 de octubre, los investigadores de IBM publicaron un artículo que cuestionaba la afirmación de Google de haber logrado la supremacía cuántica. Argumentaron que, mediante el uso de una forma modificada de la técnica de Google, debería ser posible simular el cálculo de Sycamore en un sistema clásico en solo dos días y medio en lugar de 10.000 años. Un portavoz de Google dice: 'Agradecemos las propuestas para avanzar en las técnicas de simulación, aunque es crucial probarlas en una supercomputadora real, como la que tenemos'. También señaló que, dado que la complejidad de las computadoras cuánticas aumenta exponencialmente, agregar solo unos pocos qubits más pondría la tarea definitivamente fuera de los límites de una máquina clásica.

Es genial que IBM lo proporcione como una instalación en la nube y atraiga a otros desarrolladores. Creo que, como equipo, nos hemos centrado en asegurarnos de demostrarnos a nosotros mismos y a la comunidad que puedes cruzar este importante hito de la supremacía cuántica.

IBM también dice que el término supremacía cuántica es engañoso, porque implica que las computadoras cuánticas eventualmente harán todo mejor que las computadoras clásicas, cuando en realidad probablemente siempre tendrán que trabajar juntas en diferentes partes de un problema. Te están acusando de exagerar esto.

Mi respuesta a eso sería, es un término técnico del arte. Las personas de la comunidad entienden exactamente lo que significa el hito.

Pero el argumento es que el público puede verlo como una señal de que las computadoras cuánticas ahora han vencido a las computadoras clásicas.

Quiero decir, no es diferente de cuando todos celebramos la IA. Hay personas que lo confunden con inteligencia artificial general. Por eso creo que es importante que publiquemos. Es importante que las personas que explican estas cosas ayuden al público a comprender dónde estamos, qué tan temprano es y cómo siempre se va a aplicar la computación clásica a la mayoría de los problemas que se necesitan en el mundo. Eso seguirá siendo cierto en el futuro.

AI genera negocios para Google en muchos niveles. Está en servicios como Traducir y Buscar. Proporcionas herramientas de IA a las personas a través de tu nube. Proporcionas un marco de IA, TensorFlow, que permite a las personas crear sus propias herramientas. Y proporciona chips especializados [las TPU mencionadas anteriormente] que las personas pueden usar para ejecutar sus herramientas. ¿Crees que la computación cuántica eventualmente será tan omnipresente para Google?

absolutamente lo hago Y si da un paso atrás, invertimos en IA y la desarrollamos antes de saber que funcionaría para nosotros en todas las capas de la pila.

Más adelante, en todas las aplicaciones prácticas de las que habló, no usamos la tecnología de IA solo para nosotros; se lo proporcionamos a clientes de todo el mundo. Nos preocupamos por democratizar el acceso a la IA. Lo mismo sería cierto para la computación cuántica también.

¿Qué cree que podría significar la computación cuántica para la propia IA? ¿Podría ayudarnos a desbloquear la barrera de la inteligencia artificial general, por ejemplo, si combina la computación cuántica y la IA?

Creo que será una cosa simbiótica muy poderosa. Ambos campos están en fases tempranas. Hay un trabajo emocionante en IA en términos de construir modelos más grandes, modelos más generalizables y qué tipo de recursos informáticos necesita para llegar allí. Creo que la IA puede acelerar la computación cuántica y la computación cuántica puede acelerar la IA. Y colectivamente, creo que es lo que necesitaríamos para, en el futuro, resolver algunos de los problemas más difíciles que enfrentamos, como el cambio climático.

Usted mencionó la democratización de la tecnología. Google se ha topado con algunas controversias éticas en torno a la IA: quién debería tener acceso a estas herramientas y cómo deberían usarse. ¿Qué ha aprendido al manejar esos problemas y cómo está informando su pensamiento sobre la tecnología cuántica, que es mucho más temprana en su desarrollo?

Publicar e interactuar con la comunidad académica en estas etapas es muy importante. Trabajamos duro para participar. Hemos publicado nuestro principios integrales de IA . Si toma un área como el sesgo de la IA, creo que hemos publicado más de 75 artículos de investigación en los últimos años. Entonces, codificando nuestra ética y comprometiéndonos de manera proactiva.

Creo que hay áreas donde la regulación puede tener sentido. Queremos participar constructivamente y ayudar a obtener las regulaciones correctas. Y finalmente, hay un proceso de participación externa y obtención de comentarios. Todas estas son tecnologías que impactarán a la sociedad. No hay una sola compañía que pueda averiguar qué es lo correcto. No hay una bala de plata, pero esto es lo suficientemente temprano como para que, durante los próximos 10 años, tengamos que participar y trabajar juntos en todo esto.

¿No hay un poco de contradicción entre, por un lado, decir que no se desarrollará la IA para ciertos fines [según los principios de la IA] y, por el otro, crear una plataforma que permita a las personas usar la IA para lo que sea? propósito que quieren?

La seguridad de la IA es uno de nuestros principios éticos más importantes. Quiere construir y probar sistemas para seguridad. Eso es inherente a nuestro desarrollo. Si le preocupa que los sistemas cuánticos rompan la criptografía con el tiempo, desea desarrollar mejores tecnologías de cifrado cuántico. Cuando construimos la búsqueda, tuvimos que resolver el spam.

Claramente, lo que está en juego con estas tecnologías es mayor, pero parte de ello es el enfoque técnico que adopte, y parte de ello, con el tiempo, es la gobernanza global y los acuerdos éticos. Necesitaría llegar a marcos globales que den como resultado los resultados que queremos. Estamos comprometidos a hacer lo que podamos para ayudar a desarrollar [la tecnología], no solo de manera responsable, sino también a usarla para salvaguardar la seguridad, la democracia, etc. Y lo haríamos colectivamente con las instituciones.

¿Hay alguna otra tecnología que también te entusiasme en este momento?

Para mí, solo como persona, las formas radicalmente mejores de generar energía renovable limpia tienen mucho potencial. Pero estoy entusiasmado en términos generales con las combinaciones de todo esto y cómo lo aplicamos en la práctica. En el cuidado de la salud, creo que estamos al borde de avances durante la próxima década que serán profundos. Pero también diría que la IA en sí misma: la próxima generación de avances en IA, nuevos algoritmos, mejores modelos generalizables, transferencia de aprendizaje, etc., son igualmente emocionantes para mí.

esconder