IBM y Google están desarrollando sistemas de computación cuántica con cientos de miles a millones de qubits y se espera que estén terminados en los próximos 10 años.
Computadora cuántica de IBM. Foto: IBM
A finales del año pasado, IBM estableció el récord de la computadora cuántica más grande, con un procesador de 433 bits cuánticos, o cúbits, las unidades de procesamiento de información cuántica. En la cumbre del G7, la compañía anunció una ambición aún mayor: completar una computadora de 100.000 cúbits en los próximos 10 años.
IBM afirma que invertirá 100 millones de dólares en la creación de una supercomputadora capaz de resolver problemas que ninguna otra supercomputadora puede resolver. La idea es utilizar esta computadora de 100.000 cúbits, combinada con las mejores supercomputadoras, para crear nuevos fármacos, nuevos fertilizantes, nuevos compuestos para baterías y una gran variedad de aplicaciones.
La computación cuántica procesa la información aprovechando las propiedades de las partículas elementales. Los electrones, átomos y moléculas pequeñas pueden existir en múltiples estados de energía simultáneamente, un proceso llamado superposición, y los estados de las partículas pueden vincularse. Cada cúbit puede existir en estados 0 y 1 simultáneamente, en lugar de 0 o 1 como un bit de computadora convencional, lo que permite realizar múltiples cálculos simultáneamente.
Computadora cuántica de un millón de cúbits
A pesar de su potencial, las computadoras cuánticas aún no han logrado nada útil que las supercomputadoras convencionales no puedan. Esto se debe a que carecen de suficientes cúbits, y los sistemas de computación cuántica se ven fácilmente afectados por pequeñas perturbaciones llamadas ruido.
Los investigadores predicen que los sistemas de computación cuántica tendrán que escalar significativamente, para poder dedicar una gran fracción de qubits a corregir errores causados por el ruido.
Por lo tanto, la cantidad de cúbits por sí sola no determina las capacidades de una computadora cuántica. También existen detalles específicos sobre cómo se construyen los cúbits, cómo se pueden corregir los errores causados por el ruido y cómo se pueden operar en la práctica.
Google afirma que desarrollará una computadora cuántica de un millón de cúbits esta década. Foto: Reuters
IBM no es la única empresa que aspira a grandes objetivos. Google afirma que quiere crear una computadora cuántica de un millón de cúbits para finales de la década, con solo 10.000 cúbits para cálculos y el resto para corrección de errores.
IonQ aspira a tener 1.024 "qubits lógicos", cada uno compuesto por un circuito de corrección de errores de 13 qubits físicos, para 2028. PsiQuantum, al igual que Google, también aspira a construir una computadora cuántica de un millón de qubits, pero no ha revelado plazos ni configuraciones de corrección de errores.
No hay garantía de éxito.
Los cúbits de IBM están compuestos actualmente por anillos metálicos superconductores, que se asemejan a átomos cuando operan a temperaturas de milikelvin, apenas por encima del cero absoluto (-273 grados Celsius). IBM afirma que los cúbits de este tipo solo pueden escalar hasta 5000 cúbits con la tecnología actual, lo cual no es lo suficientemente grande como para ofrecer un gran beneficio computacional.
Actualmente, cada cúbit superconductor de IBM requiere aproximadamente 65 vatios para funcionar. Con 100.000 cúbits, se necesitaría una central nuclear para alimentar la máquina y miles de millones de dólares para desarrollarla. Jay Gambetta, vicepresidente de computación cuántica de IBM, afirmó que la compañía planea utilizar tecnología de semiconductores complementarios de óxido metálico (CMOS) que puede instalarse junto a los cúbits para operarlos con tan solo unas decenas de milivatios de potencia.
CMOS todavía está en la fase experimental y las tecnologías necesarias para las supercomputadoras cuánticas aún no existen, admite Gambetta.
No hay garantía de que los 100 millones de dólares invertidos en el proyecto sean suficientes para construir una computadora de 100.000 cúbits. «Sin duda, existe un riesgo», afirmó Gambetta.
"No será un viaje completamente sencillo", dijo Joe Fitzsimons, director ejecutivo de Horizon Quantum, un desarrollador de software cuántico con sede en Singapur.
El plan de IBM parece plausible, afirmó Fitzsimons, aunque existen posibles obstáculos. «A esta escala, sería muy difícil desarrollar sistemas de control capaces de operar una cantidad tan grande de cúbits de forma eficiente», afirmó.
Según Zing
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