IBM anuncia el inicio de la ‘era de la utilidad cuántica’ y planea una supercomputadora en 2033 | Tecnología

La computación cuántica no se trata sólo de qubits, la unidad básica de información. La clave de esta tecnología es la combinación de sistemas que nos permiten construir una computadora útil y tolerante a fallas. La multinacional IBM anunció este lunes un paso fundamental en este sentido al presentar tres avances: un procesador de 1.121 qubit llamado Cóndor (el mayor conocido); Heron, un chip de 133 qubits desarrollado para la interconexión y basado en el llamado “acoplador sintonizable» ; y un nuevo Sistema dos, un sistema modular y flexible que permite múltiples combinaciones de estos procesadores con enlaces de comunicación cuánticos y clásicos. Estos avances, junto con nuevas fórmulas de mitigación y corrección de errores, anticipan lo que Darío Gil, vicepresidente de IBM y director de IBM Research, describe como «la nueva era de la utilidad cuántica», que podría conducir, según sus predicciones, a una economía esencialmente cuántica. superordenador, pero con sistemas clásicos y con corrección de errores modular en 2033.

Los últimos avances de IBM han dinamitado la hoja de ruta de la multinacional, que había seguido hasta ahora con precisión matemática, para ir más lejos y antes de lo esperado para «liberar todo el poder de la computación cuántica», según el nuevo camino tecnológico presentado este lunes.

Superar los errores, en palabras de Jian-Wei Pan, físico de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, “es uno de los mayores desafíos del ser humano”. Las fallas se generan por cualquier interacción con el entorno (ruido, ondas o temperatura por ejemplo) y provocan la degradación de la superposición de estados (propiedad física que permite a una partícula estar en la posición A y B al mismo tiempo) hasta volverla inútil. . Es esta superposición la que permite una capacidad exponencial de la computación cuántica respecto al binario clásico, que se limita al 0 o al 1 del bit. Entonces, si dos bits pueden almacenar un número, dos qubits almacenan cuatro y diez qubits pueden tener 1.024 estados simultáneos.

Para lograr ese objetivo de sistemas útiles y tolerantes, IBM cree haber encontrado las puertas que pueden hacerlo posible y que se apoyan en los avances en los procesadores, en sus sistemas de interconexión para permitir un cálculo robusto, y en la mitigación y corrección de errores.

Este aumento de capacidad único lo llevó a cabo nuevamente IBM. «El cóndor vuela», bromea Gil con motivo del nuevo procesador cuántico que sucede al Osprey, presentado el año pasado con 433 qubits, capaces de representar un número de estados superior al número de átomos del universo observable. Pero casi triplicar la capacidad del procesador no es lo único que se consigue. “Este año sucedieron muchas cosas simultáneamente”, dice Gil.

El principal logro es que IBM cree que ya no es imprescindible seguir aumentando la capacidad de un único procesador, sino que la computación cuántica práctica se puede conseguir con otro método. “Lo vamos a hacer mediante la modularidad, con muchos chips conectados entre sí de tal manera que podamos crear la supercomputadora”, afirma Gil.

Estos chips, que serían como las piezas de un set de construcción, son ahora los IBM Quantum Heron de 133 qubits, creados a partir de una nueva arquitectura llamada acoplador sintonizable. Esta ingeniería permite crear plataformas de información cuántica de mayor tamaño y mayor funcionalidad. “Heron se puede combinar de forma modular e integrar la comunicación clásica para acelerar los flujos de trabajo. Con él acoplador sintonizable Podemos ajustar la frecuencia de los qubits y conseguir un procesador mucho mejor que el anterior”, explica Gil. Esta arquitectura se complementa con controladores de estado qubit crio-CMOS 4K semiautónomos, de bajo consumo y del tamaño de una uña.

“Heron es nuestro procesador cuántico más eficiente hasta la fecha. Representa una mejora de hasta cinco veces respecto al dispositivo estrella: el Eagle”, añade Matthias Steffen, jefe de arquitectura cuántica y tecnologías de procesadores de la empresa.

La base de la interconexión de chips Heron es la nueva generación de System Two, el sistema diseñado para combinar de forma modular y flexible múltiples procesadores en un solo sistema con enlaces de comunicación. Esta red es el componente básico de la computación cuántica, porque permite ampliar el potencial informático sin tener que avanzar indefinidamente en la capacidad singular de un solo procesador.

“System Two permitirá nuevas generaciones de procesadores centrados en la tecnología cuántica, con una infraestructura central modular y totalmente escalable que permitirá ejecutar circuitos como nunca antes”, afirma Steffen.

El nuevo modelo ha llevado a repensar los desarrollos futuros. Gil afirma que “todas las generaciones futuras se basarán en él”. “Estamos convencidos de que no necesitamos aumentar aún más el número de qubits por unidad de procesador. El futuro serán cientos y miles de procesadores, cada uno de menos de 1.000 qubits, conectados entre sí”, afirma.

El elemento clave que abrió las puertas a este nuevo camino fue una investigación publicada en Naturaleza y que demostró que un procesador IBM de sólo 127 qubits es capaz de medir valores esperados en operaciones físicas más allá de las capacidades de los mejores métodos de cálculo clásicos actuales. «Esto nos permite entrar en la era que hemos llamado utilidad cuántica, en la que ahora los cálculos se pueden realizar de una forma mucho más eficiente y robusta que con cualquier tipo de simulador o con cualquier tipo de computación clásica», afirma Gil. .

Katie Pizzolato, directora de algoritmos cuánticos y socia científica de la empresa, cree que se trata de un momento disruptivo: «Era la primera vez que un ordenador cuántico producía valores precisos en una escala que estaba fuera del alcance del cálculo clásico de fuerza bruta». y la respuesta desde entonces ha sido exactamente la que esperábamos; Desde este artículo, hemos visto a muchas personas publicar investigaciones utilizando la tecnología cuántica como herramienta.

Ya no se trata sólo de Qiskit, un entorno de sistemas clásicos y cuánticos que proporciona soluciones al ruido en la programación y facilita la integración al usuario de la informática más avanzada. “Ahora hemos superado la barrera de los más de 100 qubits con calidad suficiente”, subraya el responsable español en referencia a la investigación de Naturaleza. Y anuncia: “Combinados con la reducción de errores, permitirán una explosión científica. »

Jay Gambetta, vicepresidente de IBM Quantum, destaca que el desarrollo de este programa se verá favorecido por la inteligencia artificial: “Todo el poder de la computación cuántica estará impulsado por la IA generativa, lo que simplificará la experiencia del desarrollador. »

“Hay muchos problemas que resolver y la naturaleza sabe cómo, pero no nos lo dice”, resume Stefan Woerner, director de Ciencia Computacional Cuántica en la sede de IBM en Zúrich (Suiza). El científico afirma que el objetivo final es conseguir la computación cuántica basándose en tres criterios: que sea más eficiente, más barata y precisa. El modelo demostrado en NaturalezaSegún él, fue “crucial” para avanzar en este camino.

«Será muy extraño que una gran plataforma en la nube no tenga computación cuántica en 2030. Esto tendrá más impacto que la inteligencia artificial y las supercomputadoras actuales», afirmó Christian Weedbrook, director de Xanadu Quantum Technologies. “La computación cuántica cambiará la relación entre las personas, la tecnología y el trabajo”, añade Soney Trent, fundador y presidente de la empresa de tecnología Bulls Run Group.

La investigación cuántica continúa y todos contribuyen al desarrollo de esta tecnología. Investigadores del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE.UU. (DOE), la Universidad de Chicago y la Universidad de Cambridge han creado qubits de diamantes más controlables, capaces de operar con equipos y gastos significativamente reducidos, como se publica en Examen físico. «Nuestra técnica nos permite aumentar significativamente la temperatura de funcionamiento de estos sistemas y reducir significativamente los recursos necesarios para operarlos», dice Alex High, profesor asistente de la Escuela Pritzker de Ingeniería Molecular de la Universidad de California, cuyo laboratorio dirigió el estudio.

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