«Definimos épocas utilizando temas que unen períodos de tiempo. En el caso de la computación cuántica, el tema de las últimas décadas ha sido el surgimiento y establecimiento de esta nueva tecnología».
«La comunidad se centró en sentar las bases: experimentar con hardware cuántico, idear casos de uso y educar a las personas sobre cómo usar computadoras cuánticas, mientras realizaban experimentos de evaluación comparativa de dispositivos. Hicimos realidad la computación cuántica”, esto ha manifestado IBM, que busca en la computación cuántica su nuevo océano azul para obtener rentabilidades astronómicas, cuando logre convertir esa potencia en un artículo de consumo.
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El primer gran aporte de IBM es demostrar que las computadoras cuánticas podían ejecutar circuitos más allá del alcance de las simulaciones clásicas de fuerza bruta. Por primera vez se dispone de hardware y software capaces de ejecutar circuitos cuánticos sin respuesta a priori conocida a una escala de 100 qubits y 3,000 puertas.
La tecnología cuántica es ahora una herramienta computacional, y es posible comenzar a hacer avanzar la ciencia en campos más allá de la propia computación cuántica.
Los usuarios están utilizando la computación cuántica para hacer computación cuántica, y están agregando capacidades que abren la computación cuántica a un conjunto ampliado de usuarios que incluye a los que llaman científicos computacionales cuánticos. Esto es prueba suficiente de que la humanidad ha entrado en una nueva era.
“A partir de estos experimentos a gran escala, ha quedado claro que debemos ir más allá del modelo de circuito tradicional y aprovechar el paralelismo, la computación clásica concurrente y los circuitos dinámicos. Tenemos amplia evidencia de que, con herramientas como el tejido de circuitos, podemos mejorar el alcance de la computación cuántica, y están surgiendo nuevos algoritmos cuánticos que utilizan múltiples circuitos cuánticos, potencialmente en paralelo y con operaciones clásicas concurrentes. Está claro que se requiere una arquitectura informática heterogénea que consista en una ejecución de circuitos escalables y paralelos y computación clásica avanzada”, expresa IBM.
Esta es la visión de los sistemas de alto rendimiento del futuro: la supercomputación cuántica. “Anunciamos importantes actualizaciones que nos acercan a este objetivo, así como una hoja de ruta ampliada que detalla el viaje hacia la supercomputación cuántica centrada en la próxima década, permitiendo un trabajo más avanzado a escala de servicios públicos y un desarrollo sin fricciones. entorno para nuestros usuarios”.
“Hemos presentado IBM Condor, un procesador cuántico de 1121 qubits superconductores basado en nuestra tecnología de puerta de resonancia cruzada. Condor supera los límites de escala y rendimiento en el diseño de chips con un aumento del 50% en la densidad de qubits, avances en la fabricación de qubits y el tamaño del laminado, e incluye más de una milla de cableado IO flexible criogénico de alta densidad dentro de un refrigerador de dilución única. Con un rendimiento comparable al de nuestro anterior Osprey de 433 qubit, sirve como un hito en innovación, resolviendo la escala e informando el diseño de hardware futuro”, señaló IBM.
Tras cuatro años de investigación, presentaron el primer procesador IBM Quantum Heron en el sistema cuántico. Con 133 qubits de frecuencia fija con acopladores sintonizables, Heron ofrece una mejora de tres a cinco veces en el rendimiento del dispositivo con respecto a nuestros procesadores insignia Eagle de 127 qubit anteriores y prácticamente elimina las interferencias. Con Heron, han desarrollado un qubit y la tecnología de puerta que están seguros formarán la base de la hoja de ruta de hardware en el futuro.
IBM Quantum System Two es la base de la computación cuántica escalable y ahora está operativo en el laboratorio de IBM en Yorktown Heights, Nueva York. Tiene 22 pies de ancho, 12 pies de alto y hoy cuenta con tres procesadores IBM Quantum Heron. Combina una infraestructura criogénica con una electrónica de control de tercera generación y servidores de ejecución clásicos.
“IBM Quantum System Two es la plataforma de computación cuántica de arquitectura modular que utilizaremos para realizar ejecuciones de circuitos paralelos para la supercomputación centrada en lo cuántico”, dice IBM.
La supercomputación cuántica no se logra únicamente mediante hardware. Requiere software de alto rendimiento para generar y manipular circuitos cuánticos y middleware para ejecutar flujos de trabajo híbridos cuánticos-clásicos en un entorno informático heterogéneo.
“Qiskit 1.0 marca la primera versión estable de Qiskit, el SDK de computación cuántica más popular. Ofrece marcadas mejoras en la construcción de circuitos, tiempos de compilación y consumo de memoria en comparación con versiones anteriores.
Además, Qiskit 1.0 supera a los marcos de compilación de la competencia tanto en tiempo de ejecución como en el recuento de puertas de dos qubit resultantes al asignar circuitos a hardware cuántico”, estima IBM.
IBM lleva el poder de la IA a la computación cuántica con el primer servicio de compilación de circuitos del mundo que utiliza el aprendizaje por refuerzo y se ejecuta en la plataforma IBM Quantum. Esta vista previa inicial demuestra una reducción en el recuento de puertas de dos qubits del 20 al 50 %, en comparación con los métodos heurísticos estándar.
“Para optimizar aún más el rendimiento al ejecutar múltiples trabajos independientes, presentamos el modo por lotes, un nuevo modo de ejecución que produce una mejora de hasta cinco veces en el tiempo de ejecución en relación con el envío de un solo trabajo. Además, para cargas de trabajo iterativas a escala de servicios públicos, hemos lanzado sesiones extendidas, que permiten combinar varias sesiones para habilitar sin problemas cargas de trabajo clásicas cuánticas avanzadas”, explica.
IBM presentó Qiskit Patterns, una plantilla de programación que describe la estructura de programas cuánticos y un marco lógico para construir algoritmos y aplicaciones cuánticos a escala.
“Aprovechando la componibilidad, la contenedorización y la abstracción proporcionadas por Qiskit Patterns, los usuarios pueden crear sin problemas algoritmos y aplicaciones cuánticos a partir de una colección de bloques de construcción fundamentales y ejecutar esos patrones utilizando una infraestructura informática heterogénea como Quantum Serverless. Esto permite una aceleración cuántica específica de flujos de trabajo a escala empresarial preexistentes y permite una abstracción de los circuitos y operadores cuánticos. Con Qiskit Patterns, IBM anuncia la implementación de Quantum Serverless como versión beta para la ejecución administrada y desatendida de Patterns a escala”, manifiesta IBM.
Para agilizar mejor el proceso de desarrollo cuántico, IBM es pionera en el uso de IA generativa para la programación de códigos cuánticos a través de watsonx, la plataforma de IA empresarial de IBM.
“Demostramos cómo la IA generativa disponible a través de watsonx puede ayudar a automatizar el desarrollo de código cuántico para Qiskit. Logramos esto mediante el ajuste del modelo básico de código de parámetros de 20 mil millones de IBM Granite”, comenta IBM.
“Para guiar nuestra misión de realizar la supercomputación centrada en lo cuántico, estamos ampliando nuestra estrategia que define la industria. La hoja de ruta destaca mejoras en la cantidad de puertas que nuestros procesadores y sistemas podrán ejecutar.
Comenzando con el objetivo de que Heron alcance las 5,000 puertas en 2024, la hoja de ruta establece varias generaciones de procesadores, cada una de las cuales aprovecha las mejoras en la calidad para lograr un número de puertas cada vez mayor. Luego, en 2029, llegamos a un punto de inflexión: ejecutar 100 millones de puertas en 200 qubits con nuestro procesador Starling”, apunta.
A esto le sigue Blue Jay, un sistema capaz de ejecutar mil millones de puertas en 2000 qubits para 2033. Esto representa un aumento de nueve órdenes de magnitud en las puertas realizadas desde que el primer dispositivo en la nube en 2016. La nueva hoja de ruta de innovación demostrará la tecnología necesaria para realizar el código Gross a través de acopladores l, m y c que serán demostrados por los procesadores Flamingo, Crossbill y Kookaburra, respectivamente.
“La Universidad de Tokio, el Laboratorio Nacional Argonne, la Fundación Ikerbasque, Qedma, Algorithmiq, la Universidad de Washington, la Universidad de Colonia, la Universidad de Harvard, la UC Berkeley y Q-CTRL demostraron que los avances, tanto en la calidad de los dispositivos, como en las nuevas capacidades nos permiten explorar circuitos más desafiantes, extendiéndose más allá de los problemas nativos de la computación cuántica para utilizar la colaboración cuántica y clásica para ampliar el alcance de los sistemas”, expresa IBM.
Lakestar vaticina que en los 12 meses de 2024 habrá inversiones en computación cuántica por el orden de los 40,000 millones de dólares (DOP). 2033 ya no está tan lejos.
Artículo publicado en la última edición de revista Technology
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