IBM ha desvelado su plan para construir el primer ordenador cuántico a gran escala y tolerante a fallos del mundo.
IBM Quantum Starling, que estará listo en 2029, se construirá en un nuevo Centro de Datos Cuántico de IBM en Poughkeepsie, Nueva York, y se espera que pueda ejecutar 20.000 veces más operaciones que los ordenadores cuánticos actuales.
Representar el estado de un IBM Starling requeriría la memoria de más de un quindecillón (10^48) de los superordenadores más potentes del mundo.
Con Starling, los usuarios podrán explorar plenamente la complejidad de sus estados cuánticos, los cuales están más allá de las propiedades limitadas a las que se pueden acceder con los ordenadores cuánticos actuales.
IBM, que ya opera una gran flota global de ordenadores cuánticos, ha publicado ahora una nueva ‘Hoja de Ruta de Desarrollo Cuántico‘, que traza un plan viable y definitivo para construir un ordenador cuántico práctico y tolerante a fallos.
“IBM está trazando la próxima frontera de la computación cuántica”, señala Arvind Krishna, presidente y CEO de IBM.
Un ordenador cuántico a gran escala y tolerante a fallos, con cientos o miles de qubits lógicos, podría ejecutar cientos de millones o incluso miles de millones de operaciones
“Con nuestra experiencia en matemáticas, física e ingeniería estamos allanando el camino hacia un ordenador cuántico a gran escala y tolerante a fallos, capaz de resolver desafíos del mundo real y desbloquear enormes posibilidades para las empresas”, añade.
Un ordenador cuántico a gran escala y tolerante a fallos, con cientos o miles de qubits lógicos, podría ejecutar cientos de millones o incluso miles de millones de operaciones.
Esto aceleraría el ahorro de tiempo y costes en campos como el desarrollo de fármacos, el descubrimiento de materiales, la química y la optimización.
Starling podrá acceder a la potencia de cálculo necesaria para estos problemas mediante la ejecución de 100 millones de operaciones cuánticas utilizando 200 qubits lógicos.
Será la base para IBM Blue Jay, que podrá ejecutar 1.000 millones de operaciones cuánticas con más de 2.000 qubits lógicos.
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Un qubit lógico marca el ordenador cuántico de IBM
Un qubit lógico es una unidad de un ordenador cuántico con corrección de errores, encargada de almacenar una cantidad de información cuántica equivalente a la de un qubit.
Puede estar formado por múltiples qubits físicos que trabajan conjuntamente para almacenar esa información y monitorizarse mutuamente para detectar errores.
Al igual que los ordenadores clásicos, los ordenadores cuánticos deben corregir errores para ejecutar cargas de trabajo grandes sin fallos.
Así se explica desde la propia IBM, y añade que, para lograrlo, se utilizan agrupaciones de qubits físicos para crear un menor número de qubits lógicos con tasas de error inferiores a las de los qubits físicos individuales.
La tasa de error de los qubits lógicos disminuye exponencialmente con el tamaño del grupo, lo que permite ejecutar un mayor número de operaciones.
Crear un número creciente de qubits lógicos capaces de ejecutar circuitos cuánticos, con la menor cantidad posible de qubits físicos, es fundamental para una computación cuántica escalable.
Hasta ahora, no se había publicado un camino claro hacia la construcción de un sistema tolerante a fallos sin requerimientos técnicos poco realistas.
El camino hacia la tolerancia a fallos a gran escala
El éxito de una arquitectura tolerante a fallos eficiente depende de la elección del código de corrección de errores y de cómo se diseña y construye el sistema para permitir que este código escale.
IBM indica que un ordenador cuántico a gran escala y tolerante a fallos requiere una arquitectura que sea:
- Tolerante a fallos, capaz de suprimir suficientes errores para que los algoritmos útiles puedan ejecutarse correctamente.
- Capaz de preparar y medir qubits lógicos durante los cálculos.
- Que aplique instrucciones universales a esos qubits lógicos.
- Capaz de decodificar las mediciones de los qubits lógicos en tiempo real y modificar instrucciones posteriores.
- Modular, para escalar hasta cientos o miles de qubits lógicos y ejecutar algoritmos más complejos.
- Eficiente, para ejecutar algoritmos significativos con recursos físicos realistas como energía e infraestructura.
De la hoja de ruta a la realidad
La nueva Hoja de Ruta Cuántica de IBM establece los principales hitos tecnológicos necesarios para demostrar y ejecutar los criterios de tolerancia a fallos.
Cada nuevo procesador de la hoja de ruta aborda desafíos específicos para construir sistemas cuánticos que sean modulares, escalables y con corrección de errores:
- IBM Quantum Loon, previsto para 2025.
- Previsto para 2026, el IBM Quantum Kookaburra será el primer procesador modular de IBM diseñado para almacenar y procesar información codificada.
- IBM Quantum Cockatoo, previsto para 2027, entrelazará dos módulos Kookaburra utilizando ‘L-acopladores’.
Estos avances están diseñados para culminar en Starling en 2029.
