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El presente y futuro de la computación cuántica

ibm osprey

Se acaba de celebrar el IBM Quantum Summit, un evento en el que IBM, que es una de las compañías que más está invirtiendo para el desarrollo de la computación cuántica, ha presentado Osprey, su nuevo procesador con la impresionante potencia de 433 qubits.

La computación cuántica es algo que puede sonar al cine y la ciencia ficción. Ahí tenemos la nueva película de Marvel, Ant-Man y la Avispa: Quantumania, pero lo cierto es que es algo que ya se está utilizando para solucionar ciertos problemas.

Entre las tareas de los “ordenadores” cuánticos entra el entrenamiento de la inteligencia artificial, pero también se utiliza en entornos de investigación para realizar operaciones tremendamente complejas en un corto periodo de tiempo.

Hay empresas muy potentes como Google, Intel o IBM peleando continuamente por conseguir la superioridad cuántica, algo que también ocurre con los superordenadores, y en el último Quantum Summit, IBM ha anunciado que todo marcha según sus planes.

Han mostrado Osprey, su último desarrollo, pero también nos han dado un vistazo a lo que está por llegar y a los errores a los que se enfrentarán en los próximos años.

El presente y futuro de la computación cuántica:

Breve recordatorio de qué es la computación cuántica

Lo primero que hay que ver es qué es la computación cuántica. Si sabes algo de “”informática””, con muchas comillas, sabrás que la computación clásica tiene un lenguaje binario de 0 y 1.

En la computación clásica están los dos estados posibles (o 1 o 0) y con su combinación podemos hacer distintas operaciones como AND, NOT y OR. Sin embargo, en la computación cuántica digamos que se superponen y ambos pueden darse a la vez. 

Pueden tener muchos 1 y unos cuantos ceros, viceversa o una paridad, pero en definitiva… los dos estados al mismo tiempo. La medida es el cúbit o qubit (quantum bit) y, como puedes adivinar, cuantos más… mejor. ¿Esto para qué vale? Pues para dar varias soluciones a un mismo problema al mismo tiempo.

Eso sí, es complicado crear estos ordenadores, ya que aparte de necesitar un sistema de refrigeración tremendo (nada de refrigeración líquida como la que tienes en tu PC, aquí hablamos de sistemas que lo mantienen a -273º), hay que escalar la potencia de los procesadores cuánticos, mejorar la transmisión para crear sistemas modulares y mitigar la corrección de errores.

Y es que, estos ordenadores cuánticos cometen errores al realizar operaciones y uno de los objetivos que afrontan las grandes empresas de la computación cuántica es minimizar esto, aunque como te contaré más adelante, quedan unos años para que se pongan en serio con la corrección de errores.

¿Dónde estamos ahora mismo en esto de la computación cuántica?

Una de las cosas que más llaman la atención de la computación cuántica es lo rápido que se está avanzando a la hora de crear procesadores cada vez más potentes y con más posibilidades modulares.

Evidentemente, las empresas que están detrás de esto son las más potentes y tenemos a gigantes como Microsoft, Google, Intel, IBM o Honeywell, además de empresas chinas, buscando continuamente la superioridad cuántica.

Tomando como ejemplo los procesadores de IBM presentados durante el Quantum Summit, en 2019 presentaron Falcon con 27 qubits, en 2020 lanzaron Hummingbird con 65 qubits, Eagle con sus 127 qubits se lanzó hace un año y, ahora, han conseguido los 433 qubits con Osprey.

roadmap ibm

El roadmap de la compañía va según lo previsto y, actualmente, se están utilizando ordenadores cuánticos de diferentes empresas para, sobre todo, el entrenamiento de la inteligencia artificial, ciencias naturales, la optimización de procesos e, incluso, en las finanzas.

De 2021 a 2022, los procesadores de IBM han experimentado un avance bestial en potencia, pero también en las cosas que pueden hacer. Sin embargo, esto es solo el principio.

IBM presenta Osprey con 433 qubits, pero llegaremos a los 4.158 en tres años

Y es que, tal y como ha anunciado la compañía, de cara a 2025 quieren conseguir Kookaburra, un conjunto de procesadores que consigan una unidad de 4.158 qubits. 

Algo en lo que IBM está trabajando es en la comunicación entre los diferentes sistemas, algo que quieren lograr con Kookaburra como un procesador modular que permita unir varios sistemas para conseguir un total de 16.632 qubits.

Con Flamingo, el procesador que llegará en 2024 y que pretende tener 1.386 qubits, IBM tiene previsto comenzar con la mitigación de errores y, tras el lanzamiento de Kookaburra, empezar a trabajar en la corrección de errores.

Y todo esto… ¿para qué?

Al final, la computación cuántica es algo que está “empezando”, pero que se está utilizando para dar respuesta a ciertos problemas actuales. El entrenamiento de la inteligencia artificial es uno de ellos, pero también se puede utilizar para biomedicina e investigación científica.

Ya se han presentado estudios y datos que demuestran que un ordenador cuántico puede solucionar en segundos un problema que ordenadores tradicionales tardarían miles de años en solucionar.

Ahora mismo, la computación cuántica es como el inicio de la informática empresarial y de investigación en su día. La NASA envió al hombre al espacio con 4 Kb de RAM y 72 Kb de almacenamiento y con capacidad de dos puertas lógicas NOR.

Eso hoy nos parece ridículo, pero en su día los ordenadores eran poco potentes y estaban limitados a segmentos concretos. Ahora todos llevamos uno en el bolsillo y, poco a poco, la computación cuántica será más “comercial”, pero también se podrá usar para cosas más cotidianas.

Por ejemplo, el diseño de coches y aviones de forma más eficiente y óptima, el cálculo en tiempo real de rutas de movilidad de manera muy precisa, sistemas de seguridad informática con información cifrada de altísima seguridad y, básicamente, operaciones que actualmente hacen superordenadores, pero tardando bastante menos tiempo.

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