La supremacía cuántica

La carrera por el dominio de la computación cuántica ha tomado un nuevo giro. En 2022, IBM logró un hito impresionante: el sistema de computación cuántica más grande hasta la fecha, con un procesador que contenía 433 qubits. Ahora, la empresa se propone un objetivo aún más ambicioso: construir una máquina de 100.000 qubits en la próxima década.

La computación cuántica es un campo multidisciplinario que combina aspectos de ciencias de la computación, física y matemáticas, y utiliza los principios de la mecánica cuántica para resolver problemas que actualmente están más allá del alcance incluso de las supercomputadoras más potentes del mundo.

Como bien sabemos, IBM anunció recientemente una iniciativa histórica durante la Cumbre del G7 en Japón. En colaboración con la Universidad de Tokio y la Universidad de Chicago, se ha comprometido a invertir 100 millones de dólares en el desarrollo de un superordenador cuántico-céntrico con una capacidad asombrosa de 100.000 qubits. Esta ambiciosa iniciativa tiene como objetivo abordar problemas que incluso los superordenadores más potentes no pueden resolver.

Hasta ahora, los ordenadores cuánticos han sido desafiados por la falta de suficientes qubits y por las perturbaciones en su entorno. Actualmente, IBM fabrica sus qubits utilizando anillos de metal superconductor, lo que permite que funcionen a temperaturas cercanas al cero absoluto. Sin embargo, la tecnología actual solo permite la expansión de los ordenadores cuánticos hasta alrededor de 5.000 qubits. Para lograr una computación cuántica verdaderamente útil, se requieren innovaciones y avances tecnológicos.

El cúbit, o bit cuántico, es la unidad básica de información en la computación cuántica, al igual que el bit binario en la computación clásica.

Uno de los desafíos clave es precisamente lograr un control más eficiente y energéticamente favorable de los qubits. Actualmente, cada qubit superconductor de IBM requiere unos 65 vatios de energía para funcionar, lo que plantea dificultades significativas a medida que se busca aumentar el número de qubits. IBM ha realizado pruebas preliminares utilizando circuitos integrados basados en la tecnología de "semiconductores complementarios de óxido metálico" (CMOS) para controlar los qubits con solo unas decenas de milivatios de energía. Sin embargo, aún se necesitan avances tecnológicos adicionales para alcanzar la supercomputación cuántica a gran escala.

Además, se están explorando nuevas estrategias de diseño, como la modularidad, para superar las limitaciones de espacio físico y permitir un mayor número de qubits. Los qubits estarán alojados en chips modulares y se utilizarán interconexiones para transferir información cuántica entre los módulos. IBM ya ha presentado el prototipo de un procesador multichip llamado "Kookaburra", que cuenta con 1.386 qubits y un enlace de comunicación cuántica. Se espera que este procesador esté disponible en 2025.

Sin embargo, el éxito en la carrera hacia la computación cuántica a gran escala no solo depende de los avances tecnológicos, sino también de la colaboración entre la industria y el mundo académico. En ese aspecto, IBM reconoce la importancia de la investigación académica y ha establecido colaboraciones con importantes universidades, como la Universidad de Tokio y la Universidad de Chicago. Estas colaboraciones han permitido avances significativos en áreas como nuevos componentes y tecnologías de comunicación, que serán elementos vitales en la construcción del superordenador cuántico-céntrico.

Esta claro que para aprovechar al máximo el potencial de la computación cuántica, se necesitará una nueva generación de "científicos computacionales cuánticos". Estos profesionales estarán capacitados para construir puentes entre los físicos que desarrollan la tecnología cuántica y los desarrolladores que diseñan y aplican algoritmos útiles. La formación y apoyo de estos talentos emergentes es fundamental para impulsar la investigación y la aplicación de la computación cuántica.

En Meta World, compartimos la emoción y el entusiasmo de IBM por el potencial de la computación cuántica. Cada avance en el número de qubits nos acerca más a un futuro impulsado por la increíble potencia de los ordenadores cuánticos. Aunque la computación cuantica se encuentra aún en ciernes, estaremos atentos a los desarrollos en este campo y ansiosos por ver el papel que puede desempeñar esta revolución cuántica en la configuración del futuro.