IBM anunció su nuevo procesador cuántico, ‘Eagle’ de 127 qubits (bits cuánticos) durante el IBM Quantum Summit 2021, su evento anual en el que presenta los hitos de hardware y software cuántico, así como el crecimiento del ecosistema cuántico.
El procesador cuántico ‘Eagle’ es un gran avance para aprovechar el enorme potencial informático de los dispositivos basados en la física cuántica. Esto señala el punto en el desarrollo de hardware en el que los circuitos cuánticos no pueden ser simulados de manera confiable y exacta en una computadora clásica.
Procesador cuántico para los nuevos requerimientos de la industria
La computación cuántica aprovecha la naturaleza cuántica fundamental de la materia a niveles subatómicos para ofrecer la posibilidad de una potencia computacional enormemente aumentada. La unidad computacional fundamental de la computación cuántica es el circuito cuántico, una disposición de qubits en puertas y medidas cuánticas. Cuantos más qubits posea un procesador cuántico, más complejos y valiosos serán los circuitos cuánticos que puede ejecutar.
IBM recientemente presentó los roadmaps para la computación cuántica, incluido el camino para escalar el hardware cuántico para permitir que los circuitos cuánticos complejos alcancen la Ventaja Cuántica, el momento en el que los sistemas cuánticos pueden superar significativamente sus contrapuntos clásicos. ‘Eagle’ es el último paso en este camino de escalabilidad.
IBM mide el progreso en el hardware de computación cuántica a través de tres atributos de desempeño: escala, calidad y velocidad. La escala se mide en el número de qubits en un procesador cuántico y determina qué tan grande es el circuito cuántico que se puede ejecutar. La calidad se mide mediante el Volumen Cuántico y describe con qué precisión se ejecutan los circuitos cuánticos en un dispositivo cuántico real. La velocidad se mide por CLOPS (Circuit Layer Operations Per Second), una métrica que IBM presentó en noviembre de 2021, y que captura la viabilidad de ejecutar cálculos reales compuestos por una gran número de circuitos cuánticos.
Procesador cuántico Eagle de 127 qubits
‘Eagle’ es el primer procesador cuántico de IBM desarrollado e implementado para contener más de 100 qubits operativos y conectados. Sigue al procesador IBM ‘Hummingbird’ de 65 qubits presentado en 2020 y al procesador ‘Falcon’ de 27 qubits anunciado en 2019. Para lograr este avance, los investigadores de IBM desarrollaron innovaciones pioneras en sus procesadores cuánticos existentes, como un diseño de disposición de qubits para reducir errores y una arquitectura para disminuir el número necesario de componentes. Las nuevas técnicas utilizadas en Eagle colocan el cableado de control en múltiples niveles físicos dentro del procesador mientras mantienen los qubits en una sola capa, lo que permite un aumento significativo de qubits.
El aumento de qubits permitirá a los usuarios explorar problemas en un nuevo nivel de complejidad al realizar experimentos y ejecutar aplicaciones, como optimizar el aprendizaje automático o modelar nuevas moléculas y materiales para su uso en áreas que abarcan desde la industria energética hasta el proceso de descubrimiento de fármacos. ‘Eagle’ es el primer procesador cuántico de IBM cuya escala hace imposible que una computadora clásica simule de manera confiable. De hecho, el número de bits clásicos necesarios para representar un estado en el procesador de 127 qubits excede el número total de átomos en los más de 7.500 millones de personas en el mundo.
“La llegada del procesador ‘Eagle’ es un gran paso hacia el día en que las computadoras cuánticas puedan superar a las computadoras clásicas en aplicaciones útiles”, dijo el Dr. Darío Gil, Senior Vice President, IBM and Director of Research. “La computación cuántica tiene el poder de transformar casi todos los sectores y ayudarnos a abordar los mayores problemas de nuestro tiempo. Esta es la razón por la que IBM continúa innovando rápidamente en el diseño de hardware y software cuántico, generando formas en que las cargas de trabajo cuánticas y clásicas se fortalezcan entre sí y creen un ecosistema global que es imperativo para el crecimiento de una industria cuántica».
IBM Quantum System Two
En 2019, la compañía presentó el IBM Quantum System One, el primer sistema de computación cuántica integrado del mundo. Desde entonces, IBM ha implementado estos sistemas como el cimiento de sus servicios IBM Quantum basados en la nube en los Estados Unidos, así como en Fraunhofer-Gesellschaft, la institución de investigación científica líder en Alemania, en la Universidad de Tokio en Japón, y un futuro sistema en Cleveland Clinic de EE.UU. Además, hoy se anuncia una nueva asociación con la Universidad de Yonsei en Seúl, Corea del Sur, para implementar el primer sistema cuántico en el país.
A medida que IBM continúa escalando sus procesadores, se espera que maduren más allá de la infraestructura de IBM Quantum System One. Por eso, la compañía está entusiasmada en presentar un concepto para el futuro de los sistemas de computación cuántica: IBM Quantum System Two, diseñado para trabajar con los próximos procesadores IBM de 433 qubits y 1.121 qubits.
“IBM Quantum System Two ofrece un vistazo al futuro centro de datos de computación cuántica, donde la modularidad y la flexibilidad de la infraestructura del sistema serán clave para el escalado continuo”, dijo el Dr. Jay Gambetta, IBM Fellow and VP of Quantum Computing. «System Two se basa en la larga herencia de IBM, tanto en computación cuántica como clásica, aportando nuevas innovaciones en todos los niveles del stack tecnológico».
El concepto de modularidad es fundamental en IBM Quantum System Two. A medida que IBM avanza en su roadmap de hardware y construye procesadores con recuentos más grandes de qubits, es vital que el hardware de control tenga la flexibilidad y los recursos necesarios para escalar. Estos recursos incluyen la electrónica de control, que permite a los usuarios manipular los qubits, y el enfriamiento criogénico, que mantiene los qubits a una temperatura lo suficientemente baja para que sus propiedades cuánticas se manifiesten.
El diseño de IBM Quantum System Two incorporará una nueva generación de electrónica de control de qubits escalable, junto con componentes criogénicos y cableado de mayor densidad. Además, IBM Quantum System Two introduce una nueva plataforma criogénica, diseñada en conjunto con Bluefors, que presenta un diseño estructural novedoso e innovador para maximizar el espacio para el hardware de soporte requerido por procesadores más grandes, mientras que asegura que los ingenieros puedan acceder fácilmente al hardware y realizar mantenimiento.
También, el nuevo diseño brinda la posibilidad de proporcionar un espacio de trabajo criogénico compartido más grande, lo que conduce a la potencial vinculación de múltiples procesadores cuánticos. Se espera que el prototipo IBM Quantum System Two esté en funcionamiento en 2023.
