La computación cuántica no es solo cuestión de cúbits, la unidad básica de información. La clave para esta tecnología es la conjunción de sistemas que dejen edificar un PC útil y tolerante a los fallos. La multinacional IBM ha anunciado este lunes un paso esencial en este sentido al presentar 3 avances: un procesador de mil ciento veintiuno cúbits llamado Cóndor (el mayor conocido); Heron, un chip de ciento treinta y tres cúbits desarrollado para su interconexión y basado en una arquitectura famosa como “tunable coupler”; y un nuevo System Two, un sistema modular y flexible para combinaciones múltiples de estos procesadores con links de comunicación cuántica y tradicional. Estos avances, unidos a las nuevas fórmulas de mitigación y corrección de fallos, adelantan lo que Darío Gil, vicepresidente de IBM y directivo de la división de investigación (IBM Research), califica como “la nueva era de utilidad cuántica”, que podría desembocar, conforme sus previsiones, en un superordenador esencialmente cuántico, mas con sistemas tradicionales y correctamente modular de fallos en dos mil treinta y tres.
Los últimos desarrollos de IBM han hecho saltar por los aires la propia plan de actuación de la multinacional, que ha cumplido hasta el momento con precisión matemática, para llegar más lejos y ya antes de lo previsto al “desbloqueo de todo el poder de la computación cuántica”, conforme la nueva ruta tecnológica presentada este lunes.
Superar los fallos, en palabras de Jian-Wei Pan, físico de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, “es uno de los grandes desafíos para el ser humano”. Los fallos se producen por cualquier interacción con el medioambiente (estruendos, ondas o temperatura, por servirnos de un ejemplo) y hacen que la superposición de estados (la propiedad física que deja a una partícula estar en una situación A y B al tiempo) se degrade hasta hacerla inútil. Esa superposición es lo que deja una capacidad exponencial de la computación cuántica en frente de la binaria tradicional, que se restringe al cero o 1 del bit. De esta forma, si dos bits pueden guardar un número, dos cúbits guardan 4 y diez cúbits pueden tener mil veinticuatro estados simultáneos.
Para llegar a esa meta de sistemas útiles y tolerantes, IBM cree haber dado con las puertas que lo pueden permitir y que se basan en avances de los procesadores, en los sistemas de interconexión de estos para permitir una computación robusta y en la mitigación y corrección de fallos.
El incremento de capacidad singular lo ha logrado IBM otra vez. “El Cóndor vuela”, bromea Gil frente al jalón del nuevo procesador cuántico que sucede al Osprey, presentado el año pasado con cuatrocientos treinta y tres cúbits, capaz de representar un número de estados superior a la cantidad de átomos en el cosmos perceptible. Pero prácticamente multiplicar por tres la capacidad del procesador no es lo único alcanzado. “Muchas cosas han pasado este año simultáneamente”, explica Gil.
El primordial logro es que IBM estima que ya no es indispensable seguir aumentado la capacidad de un procesador único, sino se puede lograr la computación cuántica práctica con otro procedimiento. “Vamos a hacerlo a través de modularidad, con muchos chips conectados unos con otros de tal manera que podamos crear el superordenador”, asegura Gil.
Estos chips, que serían como las piezas de un juego de construcción, son ahora los IBM Quantum Heron de ciento treinta y tres cúbits, creados desde una nueva arquitectura llamada tunable coupler. Esta ingeniería deja plataformas de información cuántica de mayor tamaño y funcionalidad. “Heron puede combinarse modularmente e incorporar la comunicación clásica para acelerar los flujos de trabajo. Con el tunable coupler podemos ajustar la frecuencia de los cúbits y conseguir un procesador mucho mejor que el anterior”, explica Gil. Esta arquitectura se complementa con los 4K cryo-CMOS, controladores de estado de cúbits semiautónomos, de baja potencia y “del tamaño de una uña”.
“Heron es nuestro mejor procesador cuántico en cuanto a rendimiento hasta la fecha. Supone una mejora de hasta cinco veces con respecto al dispositivo insignia: el Eagle”, agrega Matthias Steffen, jefe de arquitectura cuántica de la compañía y de tecnologías de procesadores.
La base de la interconexión de los chips Heron es la nueva generación del System Two, el sistema desarrollado para conjuntar de forma modular y flexible múltiples procesadores en un sistema con links de comunicación. Esta red es el componente básico de la supercomputación cuántica, ya que deja escalar el potencial computacional sin mejorar indefinidamente en la capacidad singular de un solo procesador.
“El System Two permitirá nuevas generaciones de procesadores centrados en tecnología cuántica, con una infraestructura central totalmente escalable y modular que permitirá ejecutar circuitos como nunca”, asegura Steffen.
El nuevo modelo ha llevado a repensar los próximos desarrollos. Gil asevera que “todas las generaciones siguientes van a estar basados en él”. “Estamos convencidos de que no necesitamos aumentar más el número de cúbits por unidad de procesador. El futuro va a ser cientos y miles de procesadores, cada uno más pequeño de 1.000 cúbits, conectados entre sí”, asegura.
El elemento clave que abrió las puertas de esta nueva ruta fue la investigación publicada en Nature y que probó que un procesador de IBM de solo ciento veintisiete cúbits es capaz de medir valores aguardados en operaciones de física alén de las capacidades de los mejores métodos computacionales tradicionales actuales. “Nos permite entrar en la era que hemos denominado de la utilidad cuántica, en la que ya se pueden hacer cálculos de una manera mucho más eficiente y robusta de lo que se puede hacer con cualquier tipo de simulador o con cualquier tipo de computación clásica”, asegura Gil.
Ya no se trata solo del Qiskit, un ambiente de sistemas tradicionales y cuánticos que deja llevar a la programación las soluciones frente al estruendos y facilitar a los usuarios que incorporen la computación más avanzada. “Ahora hemos roto la barrera de los más de 100 cúbits con suficiente calidad”, destaca el directivo de España en referencia a la investigación de Nature. Y anuncia: “Combinados con la mitigación de errores, van a permitir una explosión científica”.
Jay Gambetta, vicepresidente de IBM Quantum, resalta que ese desarrollo de programas se va a ver favorecido por la inteligencia artificial: “Todo el poder de la computación cuántica será impulsado por la IA generativa, que simplificará la experiencia del desarrollador”.
“Hay muchos problemas que afrontar y la naturaleza sabe cómo, pero no nos lo dice”, resume Stefan Woerner, directivo de Ciencia Computacional Cuántica en la sede de IBM en Zúrich (Suiza). El científico asevera que el propósito final es llegar a una computación cuántica fundamentada en 3 criterios: que sea más eficaz, asequible y precisa. El modelo probado en Nature, conforme asevera, ha sido “crucial” para avanzar en esta ruta.
“Será muy extraño que cualquier plataforma importante en la nube no tenga computación cuántica en 2030. Esta va a ser más impactante que la inteligencia artificial y los actuales supercomputadores”, cree Christian Weedbrook, directivo de Xanadu Quantum Technologies. “La computación cuántica cambiará las relaciones entre la gente, la tecnología y el trabajo”, agrega Soney Trent, creador y presidente de la asimismo empresa tecnológica Bulls Run Group.
Las investigaciones cuánticas siguen y todas y cada una contribuyen al desarrollo de esta tecnología. Investigadores del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE), la Universidad de Chicago y la Universidad de Cambridge ha creado desde el diamante cúbits más controlables y que pueden operar con equipos y gastos significativamente reducidos, conforme han publicado en Physical Review X. “Nuestra técnica permite elevar drásticamente la temperatura de funcionamiento de estos sistemas y reduce mucho los recursos para operarlos”, asevera Alex High, maestro asistente de la Escuela de Ingeniería Molecular Pritzker de la Universidad de California, cuyo laboratorio dirigió el estudio.
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Santander (España), 1985. Después de obtener su licenciatura en Periodismo en la Universidad Complutense de Madrid, decidió enfocarse en el cine y se matriculó en un programa de posgrado en crítica cinematográfica.
Sin, embargo, su pasión por las criptomonedas le llevó a dedicarse al mundo de las finanzas. Le encanta ver películas en su tiempo libre y es un gran admirador del cine clásico. En cuanto a sus gustos personales, es un gran fanático del fútbol y es seguidor del Real Madrid. Además, ha sido voluntario en varias organizaciones benéficas que trabajan con niños.
