Este martes 10 de junio, la firma IBM revela sus planes de un sistema denominado Quantum Starling, su primera supercomputadora cuántica a gran escala y tolerante a fallos.
El fabricante afirma que es la primera a nivel mundial y que antes ninguna organización propuso un camino realista sobre cómo construir con éxito un sistema que sea capaz de ejecutar 20.000 veces más circuitos que las computadoras cuánticas actuales.
La compañía afirmó que descifró el código sobre cómo escalar la corrección de errores cuánticos.
“IBM está trazando la próxima frontera en la computación cuántica”, afirmó Arvind Krishna, Presidente y CEO de IBM. “Nuestra experiencia en matemáticas, física e ingeniería está preparando el camino para una computadora cuántica a gran escala y tolerante a fallos, que resolverá desafíos reales del mundo y abrirá inmensas posibilidades para los negocios”.
En realidad, los esfuerzos por sistemas cuánticos que minimicen los errores se aceleraron en los últimos años, con proyectos lanzados por sus competidores como Google, al final del 2024, y Microsoft, a inicios de este 2025. Amazon también está en la competencia.
Los equipos cuánticos actuales son muy sensibles al entorno y a las imperfecciones técnicas, lo que genera tasas de error elevadas en los qubits (las unidades básicas de información cuántica). Estos errores impiden que los sistemas cuánticos actuales puedan resolver problemas complejos de manera fiable y práctica.
La corrección de errores cuánticos permite, además, combinar varios qubits físicos propensos a errores en un qubit lógico mucho más robusto, reduciendo así la probabilidad de fallo y acercando la tecnología a un uso práctico.
El objetivo de estas inversiones es alcanzar la llamada “utilidad cuántica”: que las computadoras cuánticas resuelvan problemas científicamente y superen a los equipos clásicos en ciertas tareas.
Hay otros resultados esperados: aumentar la confiabilidad y precisión de los resultados, ejecutar algoritmos complejos y de larga duración, hacer posible la escalabilidad, reducir el riesgo y los costos de implementación y abrir la puerta a nuevas aplicaciones.
Las computadoras comunes realizan cálculos utilizando interruptores de encendido y apagado en diferentes disposiciones llamados bits, con valores diferentes para indicar a la computadora o teléfono qué mostrar en la pantalla.
Aunque la cantidad de bits con los que trabajan los dispositivos creció considerablemente, no tienen la potencia para algunos cálculos que sí podían lograrse con los llamados qubits o cúbit, los cuales pueden estar activados, desactivados o en un punto intermedio simultáneamente.
Esto permite que un qubit contenga más información que un bit normal y que las computadoras tengan mayor capacidad para realizar cálculos con una rapidez que las computadoras tradicionales.
Una computadora cuántica superpotente realizaría simulaciones complejas del mundo físico con una precisión y velocidad sin precedentes, al tiempo que conduciría a la producción de baterías de mayor rendimiento, una producción química más eficiente, nuevos fármacos y superaría muchas de las técnicas actuales de cifrado de datos (y de descifrado).
Anuncio de IBM
El sistema Quantum Starling presentado este martes 10 de junio por IBM es capaz de realizar 100 millones de operaciones cuánticas utilizando 200 qubits lógicos.
IBM explicó que se basará en un revolucionario código de corrección de errores (conocido como código LDPC), el cual fue analizado recientemente en un artículo de la revista Nature.
El paso es significativo. Al igual que en la computación clásica, se necesita que las computadoras cuánticas tengan corrección de errores para resolver problemas útiles.
Durante décadas, otro código de corrección de errores (conocido comúnmente como código de superficie) se consideró el método principal. Sin embargo, sostiene IBM, este código presenta problemas y es improbable que escale a los tamaños necesarios para alcanzar la tolerancia a fallos.
El código de IBM resolvería el problema de escalabilidad en la computación cuántica. “Ha sido diseñado para reducir la sobrecarga necesaria para la corrección de errores en un 90% y es la primera vía creíble hacia un sistema cuántico tan potente”, subrayó la compañía.
El nuevo sistema de IBM estará alojado en el nuevo centro de datos cuánticos de la firma en Nueva York y estará disponible para los usuarios en 2029.
Al implementar una corrección de errores escalable para lograr la tolerancia a fallos, a veces denominada “el santo grial de la computación cuántica”, Quantum Starling (o Starling simplemente) abrirá enormes y nuevos territorios matemáticos.
Starling podrá ejecutar algoritmos que acelerarían drásticamente la eficiencia en tiempo y costos en diversas industrias, incluyendo el desarrollo de fármacos, el descubrimiento de materiales, la química, la optimización logística y financiera, y otras áreas.
Este equipo requeriría la memoria de más de un quindecillón (10 ^48) de las supercomputadoras más poderosas del mundo. Con ella, los usuarios podrán explorar completamente la complejidad de sus estados cuánticos, que están más allá de las propiedades limitadas a las que pueden acceder las computadoras cuánticas actuales.
Todavía queda camino por recorrer. El equipo de IBM asumirá en el futuro inmediato la ambiciosa tarea de construir la arquitectura diseñada en la actualidad. La compañía espera empezar a generar ventas.
“Durante los próximos cuatro años, lanzaremos procesadores cuánticos cada vez más grandes e interconectados, cada uno de los cuales cumplirá con los criterios específicos establecidos en la investigación de IBM sobre cómo escalar la tolerancia a fallos”, dijo IBM.
IBM ya implementó 80 sistemas durante la última década y trabajó con más de 600.000 usuarios y casi 300 organizaciones para comprender cómo desarrollar la “computación cuántica útil”.
La firma presentó dos nuevos documentos técnicos que detallan cómo resolverá los criterios anteriores para construir una arquitectura a gran escala y tolerante a fallos.
El primero revela cómo un sistema de este tipo procesará instrucciones y ejecutará operaciones de manera efectiva con códigos qLDPC.
El segundo describe cómo decodificar eficientemente la información de los qubits físicos y traza un camino para identificar y corregir errores en tiempo real con recursos informáticos convencionales.
Plan hacia el 2029
IBM —que opera una gran flota global de computadoras cuánticas— dio a conocer, además, su nuevo Quantum Roadmap, que describe sus metas para construir una computadora cuántica práctica y tolerante a fallos.
El plan (o roadmap) indica los hitos tecnológicos claves que espera lograr:
—IBM Quantum Loon, previsto para 2025, diseñado para probar componentes de arquitectura para el código qLDPC, incluyendo “acopladores C” que conectan qubits a distancias más largas en el mismo chip.
—IBM Quantum Kookaburra, previsto para 2026, que sería el primer procesador modular de IBM diseñado para almacenar y procesar información codificada. Combinará la memoria cuántica con operaciones lógicas: el elemento básico para escalar sistemas tolerantes a fallos más allá de un único chip.
—IBM Quantum Cockatoo, previsto para 2027, entrelazará dos módulos Kookaburra mediante acopladores “en L”. Esta arquitectura conectará chips cuánticos como nodos de un sistema mayor, evitando así la necesidad de construir chips imprácticos de gran tamaño.
En conjunto, estos avances están siendo diseñados para culminar en Starling en 2029.
Promesas
Las promesas de IBM intentan responder a los desafíos en la comercialización (que los expertos dicen que está a años de distancia o al menos estaría para la próxima década) y técnicos (temperatura y escalamiento). El ecosistema es crucial, también.
A la par de Google, Microsoft e IBM, ya hay empresas más pequeñas que desarrollan este tipo de computadoras o tecnologías adyacentes, como software y algoritmos relacionados. Según The Wall Street Journal, algunas de estas ya cotizan en bolsa: IonQ, Quantum Computing, D-Wave Quantum y Rigetti Computing.
La carrera no solo es entre ellas. La competencia de la industria china es una sombra que tienen presente, con grandes firmas tecnológicas asiáticas desarrollando supercomputadoras cuánticas y también startups que van probando ya computadoras cuánticas de escritorio.
