La compañía triplica la memoria del computador Eagle en
un año y mantiene el plan de superar los 4.000 cúbits en 2025
Un cúbit es la unidad mínima de computación cuántica y, a diferencia del bit convencional —el que se utiliza en la tecnología común—, no tiene solo dos valores (0 y 1), sino que puede tener estos o cualquier superposición de ellos. Si un superordenador actual puede hacer millones de operaciones con bites [el Summit de IBM es capaz de procesar más de 200.000 millones de cálculos por segundo] superordenador cuántico puede ejecutar trillones. De ahí la importancia de aumentar la capacidad de cúbits en los modelos en desarrollo y minimizar los errores que afectan a esta tecnología.
Este es uno de los logros de IBM, que
mantiene su hoja de ruta para conseguir un computador cuántico efectivo. El
hito anunciado este miércoles, que se ha conseguido con innovaciones en la
programación (software) y en el hardware (elementos físicos o materiales de los
ordenadores y sistemas informáticos), es la base para el futuro lanzamiento del
Cóndor, que será el primer procesador cuántico universal de más de 1.000
cúbits. A este le seguirá el Kookaburra (Cucaburra), previsto para 2025 y que
tendrá una capacidad de más de 4.000. Según el director ejecutivo de IBM,
Arvind Krishna, este último computador “será capaz de ejecutar cálculos que
precisarían un ordenador tradicional de casi el tamaño de la Tierra”.
En esta carrera por la “ventaja
cuántica”, término que hace referencia a desarrollos basados en esta física que
superen a los computadores clásicos, también están compañías como Google o
Rigetti.
Para alcanzarla, IBM no se centra solo
en las propiedades cuánticas, sino que incluye también procesadores
convencionales en función de su eficiencia frente a las tareas de computación.
El objetivo es desarrollar un tejido de circuitos para distribuir los problemas
complejos entre varios procesadores.
De esta forma, para triplicar la
capacidad del Eagle (el procesador que superó la barrera de los 100 cúbits), el
nuevo Osprey se incluye en un nuevo IBM Quantum System Two, un sistema modular
y flexible para incorporar múltiples chips (circuitos integrados) conectados por
un sistema de control. Este estará accesible en línea en el primer trimestre de
2023 y es determinante para desarrollar una arquitectura modular con
comunicación cuántica —que aumenta la capacidad computacional— y con un sistema
de nube híbrida que permite integrar flujos de trabajo cuánticos y clásicos.
“Hemos finalizado cómo será el sistema desde una perspectiva de diseño y
estamos trabajando para construirlo, ponerlo y demostrarlo el próximo año”,
afirma Jay Gambetta, el físico que lidera el equipo del Centro de Investigación
IBM Thomas J Watson para el desarrollo de la computadora cuántica.
Será la base del Crossbill, el primer
procesador único hecho de múltiples chips, y del Flamingo, que incluirá enlaces
de comunicación cuántica. Ambos desarrollos están previstos para 2024. Un año
después, con la combinación de las dos tecnologías, se prevé presentar el
Kookaburra, un sistema cuántico de tres procesadores y 4.158 cúbits que
pretende abrir la puerta a superar la barrera de los 100.000 cúbits.
El problema del ruido
Pero para aprovechar la ventaja
computacional del cúbit hay que sortear un difícil problema. Las
superposiciones cuánticas de estados que permiten los trillones de
combinaciones y, por lo tanto, la casi infinita capacidad de computación son muy
sensibles al medio ambiente. Cualquier mínima circunstancia del entorno
(temperatura, ruido electromagnético o vibración) degrada las superposiciones y
genera errores.
Jian-Wei Pan, el mayor experto en
computación de China, afirma que “construir un ordenador cuántico prácticamente
útil y tolerante a los fallos es uno de los grandes desafíos para el ser
humano”. “El obstáculo más formidable es la presencia de ruido e
imperfecciones. Necesitamos usar la corrección de errores cuánticos y
operaciones tolerantes a fallos para superar el ruido y escalar el sistema”,
asegura.
Una de las fórmulas para paliar esta
desventaja es crear entornos donde se minimicen las interacciones con el medio
ambiente, como enfriar los sistemas a una temperatura cercana al cero absoluto
(-273 ºC). Pero también se pueden abordar los errores una vez que se producen,
aplicando sistemas, como el Qiskit Runtime Primitives que incorpora el Osprey
presentado este miércoles. Este desarrollo es un entorno de sistemas clásicos y
cuánticos que aumenta la velocidad y calidad de la computación. Además, se suma
Dynamic Circuits, un modelo alternativo de construcción de circuitos para la
corrección de errores cuánticos. IBM prevé incorporar nuevos sistemas de
supresión y mitigación de fallos con el fin de ayudar a los desarrolladores del
programa fundamental del sistema operativo (kernel) a administrar el ruido y
subsanar errores.
Frente a las alternativas materiales,
Qiskit Runtime Primitives permite llevar a la programación las soluciones
frente al ruido, por lo que facilita, según la compañía, que “los usuarios
incorporen la computación cuántica en sus flujos de trabajo y se acelere el
desarrollo de aplicaciones cuánticas”.
Oliver Dial, jefe de arquitectura de
hardware cuántico en IBM, cree que no están muy lejos de conseguir minimizar el
ruido: “En los próximos dos años, podremos hacer algo que nadie ha hecho antes.
Es un desafío. Si podemos proporcionar una estimación libre de ruido
observable, estaremos en el rango donde podemos comenzar a resolver problemas
interesantes con nuestros clientes”.
De esta forma, según IBM, la carrera
cuántica que se afianza no exigirá disponer de un ordenador de esta tecnología,
sino que un desarrollador podrá incorporar a sus programas determinadas
funcionalidades y operaciones de cálculo cuántico que se ejecutarán en la nube
y que se integrarán con fluidez en aplicaciones que aunarán la nueva tecnología
y la existente.
Un computador de 4.000 cúbits será
capaz de ejecutar cálculos que precisarían un ordenador tradicional de casi el
tamaño de la Tierra
Arvind Krishna, director ejecutivo de
IBM
Alejandro González Tudela,
investigador científico en el Instituto de Física Fundamental del CSIC, cree
que las posibilidades de la computación cuántica son extraordinarias y que
muchas de ellas aún están por descubrir. Uno de los campos de aplicación será,
en su opinión, “las cuestiones de muchos cuerpos, con muchos elementos que
interaccionan entre ellos y que son difíciles de resolver en ordenadores
clásicos”. Dos ejemplos serían la simulación de moléculas o el desarrollo de
nuevos materiales, campos con una dimensión exponencial inalcanzable para los
sistemas tradicionales.
La inteligencia artificial (IA) y, en
especial, las redes neuronales, las que intentan emular al cerebro humano,
también se beneficiará de esta tecnología para clasificar, analizar y extraer
patrones y conocimiento de imágenes, palabras o conceptos de cualquier tipo de
lenguaje en cualquier área. En este sentido, IBM, cuenta con un sistema capaz
de interpretar el lenguaje de la química para predecir el resultado más
probable de una determinada reacción.
Esta convergencia entre bits, redes
neuronales y cúbits es la base tecnológica de una nueva era de descubrimientos
y de un futuro revolucionario de innovaciones tanto para la ciencia como para
las empresas e instituciones.
Fuente: El Pais.com