IBM avanza hacia la computación cuántica con nuevos procesadores
IBM tiene la ambición de desarrollar una infraestructura de computación cuántica que supere los 1,000 cúbits programables para el año 2027. La compañía ha presentado el Nighthawk r3, un procesador de última generación que busca potenciar las capacidades de sus sistemas actuales. Este nuevo chip contará con 520 cúbits programables, lo que representa un notable avance respecto a los 120 cúbits de la generación anterior. Además, tendrá la capacidad de conectarse a otro procesador idéntico, permitiendo la creación de una computadora cuántica con un total de 1,040 cúbits.
La importancia de los cúbits programables
En el ámbito de la computación cuántica, contar con un mayor número de cúbits programables es fundamental para realizar cálculos más complejos y abordar problemas que, de otro modo, podrían requerir años de procesamiento en computadoras tradicionales. Aunque un número elevado de cúbits no garantiza necesariamente una mayor eficiencia o utilidad práctica, sí sirve como referencia importante para evaluar las capacidades de estos sistemas. Aunque ya existen modelos experimentales con miles de cúbits, las limitaciones técnicas actuales impiden que estos sistemas se utilicen para cálculos complejos con la precisión necesaria.
A la izquierda se puede observar el chip Nighthawk R2, y a la derecha, el R3 que estará disponible en 2027.
Mejoras en la conectividad cuántica
La hoja de ruta de IBM prevé el desarrollo de sistemas cada vez más potentes, con un enfoque en la mejora del control de errores. En este contexto, la compañía espera ejecutar hasta 10,000 operaciones cuánticas utilizando su futuro sistema de dos procesadores Nighthawk r3.
Conectar dos chips cuánticos y aprovechar su capacidad conjunta presenta desafíos significativos. La transferencia de información cuántica entre procesadores puede introducir errores que afectan la precisión de los cálculos. Para lograr esta conexión, IBM empleará dispositivos denominados acopladores L (L-couplers), que facilitan las conexiones cuánticas entre diferentes chips.
En pruebas previas con dos procesadores Nighthawk r1 conectados, la compañía logró una fidelidad de transferencia de estados cuánticos de hasta el 99.4%, acercándose al objetivo del 99.9% que se han propuesto. Oliver Dial, vicepresidente de Sistemas Cuánticos de IBM, explicó que las operaciones realizadas con estos acopladores demandan aproximadamente 100 nanosegundos, una velocidad comparable a ciertas operaciones internas de los propios procesadores.
Perspectivas futuras y computación cuántica tolerante a fallos
Los laboratorios de investigación de IBM tienen la meta de realizar, por primera vez, computación cuántica con tolerancia a fallos para el año 2029. Este avance es crucial para desencadenar una revolución en la forma en que se utiliza la inteligencia artificial.
Los desarrollos del Nighthawk también jugarán un papel clave en la creación de Starling, una computadora cuántica tolerante a fallos que IBM aspira a construir para 2029. A diferencia de los sistemas actuales, esta nueva máquina estará diseñada para detectar y corregir errores durante el proceso de cálculo, lo que permitirá ejecutar algoritmos más complejos y prolongados con resultados fiables.
Acceso a computación cuántica y resultados de investigación
Mientras trabaja en estas metas, IBM ya ofrece acceso a sus computadoras cuánticas a través de una plataforma en la nube, utilizada por universidades, centros de investigación y empresas. Esta infraestructura facilita el desarrollo y la prueba de algoritmos cuánticos, así como la investigación de las propiedades de materiales y la exploración de aplicaciones industriales.
Además, la compañía ha compartido resultados de investigaciones llevadas a cabo con sus procesadores actuales. Por ejemplo, la empresa energética E.ON logró acelerar en 15 veces un experimento de aprendizaje automático cuántico enfocado en la optimización de redes eléctricas. Asimismo, IBM reportó que logró ejecutar 12 veces más rápido una simulación de materiales magnéticos desarrollada en colaboración con el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, en Estados Unidos. Ambos experimentos se realizaron utilizando el Nighthawk r2, la generación actual de procesadores de IBM, y estas mejoras de rendimiento se establecen en comparación con ejecuciones previas en otros procesadores cuánticos de la compañía.
