Durante 20 años, los científicos e ingenieros han dicho que “algún día” construirán una computadora cuántica en toda regla capaz de realizar cálculos útiles que abrumarían a cualquier supercomputadora convencional. Pero las máquinas actuales contienen solo unas pocas docenas de bits cuánticos, o qubits, muy pocos para hacer algo deslumbrante. Hoy, IBM hizo sus aspiraciones más concretas al anunciar públicamente una “hoja de ruta” para el desarrollo de sus computadoras cuánticas, incluido el ambicioso objetivo de construir una que contenga 1000 qubits para 2023. La computadora cuántica más grande actual de IBM, revelada este mes, contiene 65 qubits .
“Estamos muy emocionados”, dice Prineha Narang, cofundadora y directora de tecnología de Aliro Quantum, una startup que se especializa en código que ayuda a que el software de nivel superior se ejecute de manera eficiente en diferentes computadoras cuánticas. “No sabíamos los hitos y números específicos que habían anunciado”, dice. El plan incluye la construcción de máquinas de tamaño intermedio de 127 y 433 qubits en 2021 y 2022, respectivamente, y prevé un seguimiento con una máquina de un millón de qubits en una fecha no especificada. Dario Gil, director de investigación de IBM, dice que confía en que su equipo podrá cumplir con el cronograma. “Una hoja de ruta es más que un plan y una presentación de PowerPoint”, dice. “Es ejecución”.
IBM no es la única empresa con una hoja de ruta para construir una computadora cuántica en toda regla, una máquina que aprovecharía las extrañas reglas de la mecánica cuántica para realizar ciertos cálculos que simplemente abruman a las computadoras convencionales. Ha estado poniéndose al día con Google, que hace un año acaparó los titulares cuando la compañía anunció que sus investigadores habían utilizado su computadora cuántica de 53 qubit para resolver un problema abstracto particular que, según ellos, abrumaría a cualquier computadora convencional, alcanzando un hito conocido como supremacía cuántica. Google tiene su propio plan para construir una computadora cuántica de un millón de qubit dentro de 10 años, como explicó Hartmut Neven, quien lidera el esfuerzo de computación cuántica de Google, en una entrevista en abril, aunque se negó a revelar una línea de tiempo específica para los avances.
El cronograma declarado de IBM conlleva un riesgo obvio de que todos sepan si no alcanza sus hitos. Pero la empresa decidió revelar sus planes para que sus clientes y colaboradores supieran qué esperar. Docenas de empresas emergentes de computación cuántica utilizan las máquinas actuales de IBM para desarrollar sus propios productos de software, y conocer los hitos de IBM debería ayudar a los desarrolladores a adaptar mejor sus esfuerzos al hardware, dice Gil.
Una empresa que se une a esos esfuerzos es Q-CTRL, que desarrolla software para optimizar el control y el rendimiento de los qubits individuales. El anuncio de IBM muestra a los capitalistas de riesgo que la compañía se toma en serio el desarrollo de la tecnología desafiante, dice Michael Biercuk, fundador y CEO de Q-CTRL. “Es relevante para convencer a los inversores de que este gran fabricante de hardware está presionando mucho en esto e invirtiendo importantes recursos”, dice.
Una máquina de 1000 qubit es un hito particularmente importante en el desarrollo de una computadora cuántica en toda regla, dicen los investigadores. Una máquina así sería 1000 veces demasiado pequeña para cumplir con todo el potencial de la computación cuántica, como romper los esquemas actuales de cifrado de Internet, pero sería lo suficientemente grande como para detectar y corregir la miríada de errores que normalmente afectan a los quisquillosos bits cuánticos.
Un bit en una computadora ordinaria es un interruptor eléctrico que puede ajustarse a cero o uno. Por el contrario, un qubit es un dispositivo cuántico (en las máquinas de IBM y Google, cada uno es un pequeño circuito de metal superconductor enfriado hasta casi el cero absoluto) que se puede establecer en cero, uno o, gracias a las extrañas reglas de la mecánica cuántica, cero y uno al mismo tiempo. Pero la más mínima interacción con el entorno tiende a distorsionar esos delicados estados de dos vías a la vez, por lo que los investigadores han desarrollado protocolos de corrección de errores para difundir información normalmente codificada en un solo qubit físico a muchos de ellos de una manera que el estado de ese “qubit lógico” se puede mantener indefinidamente.
Con su máquina planificada de 1121 qubits, los investigadores de IBM podrían mantener un puñado de qubits lógicos y hacerlos interactuar, dice Jay Gambetta, un físico que lidera los esfuerzos de computación cuántica de IBM. Eso es exactamente lo que se necesitará para comenzar a hacer una computadora cuántica en toda regla con miles de qubits lógicos. Tal máquina marcaría un “punto de inflexión” en el que el enfoque de los investigadores cambiaría de reducir la tasa de error en los qubits individuales a optimizar la arquitectura y el rendimiento de todo el sistema, dice Gambetta.
IBM ya está preparando un refrigerador jumbo de helio líquido, o criostato, para contener una computadora cuántica con 1 millón de qubits. La hoja de ruta de IBM no especifica cuándo se podría construir dicha máquina. Pero si los investigadores de la empresa realmente pueden construir una computadora de 1000 qubit en los próximos 2 años, ese objetivo final sonará mucho menos fantástico que ahora.
Este artículo es una traducción de otro publicado en Science. Puedes leer el texto original haciendo clic aquí.
