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Dos noticias recientes nos recuerdan que los Computadores Cuánticos están llegando
La llegada de los primeros Computadores Cuánticos utilizables por las empresas está cada vez más cerca. Dos novedades anunciadas a finales de febrero lo confirman.
La semana pasada estuvo marcada por dos importantes anuncios relativos al sector del Quantum Computing.
Google publicitó ampliamente en los medios de todo el mundo un artículo, escrito por los investigadores de Google Quantum AI y aceptado por la prestigiosa revista Nature, relativo a un método de corrección de los errores de los qubits, basado en la técnica denominada “surface code” y en el uso de una arquitectura híbrida de qubits físicos y virtuales.
Este método representa un importante paso adelante en la búsqueda de soluciones para mejorar la capacidad de corrección de los errores que afectan a los actuales Computadores Cuánticos de primera generación, abriendo el camino al uso efectivo de esta tecnología en nuevas aplicaciones en sectores como la simulación de reacciones químicas, la criptografía cuántica y el machine learning.
La noticia de Google se refiere en realidad a una investigación llevada a cabo en 2022 y publicada en abril; sin embargo, resulta significativa precisamente cuando la empresa especializada Quantinum ha anunciado haber alcanzado un hito importante, llegando a un quantum volume de 32.768 para sus procesadores H1-1, basados en la tecnología de los “iones atrapados” (trapped ion).
Se trata de una mejora significativa respecto al récord anterior de 8.192 establecido por la misma empresa solo unos meses antes, e indica un progreso significativo en la búsqueda de soluciones eficaces para la construcción de computadores cuánticos fiables y de alto rendimiento.
El Quantum Computing es un tipo de procesamiento de la información basado en los principios de la mecánica cuántica, que permite procesar información y resolver problemas que de otro modo serían demasiado complejos para los computadores tradicionales, basados en un modelo distinto de informática.
Un computador cuántico se basa en un modelo de procesamiento de la información que utiliza qubits, es decir bits cuánticos, que pueden representar una combinación lineal de varios estados cuánticos, en lugar de solo 0 o 1 como los bits clásicos. Gracias a esta característica, los computadores cuánticos pueden procesar enormes cantidades de información de manera simultánea y en paralelo, aumentando la velocidad de procesamiento y de resolución de los problemas.
Construir un computador cuántico representa un desafío tecnológico y científico extremadamente complejo, que requiere un profundo conocimiento de la mecánica cuántica y la capacidad de manipular y controlar los sistemas que constituyen los qubits.
Algunas dificultades específicas hacen que la realización de un computador cuántico sea una empresa muy ardua.
Por ejemplo, la coherencia cuántica es un aspecto fundamental de los qubits, es decir, su capacidad de mantener el estado cuántico durante un periodo de tiempo suficientemente largo para realizar cálculos complejos. La interacción con el entorno, como la temperatura o las vibraciones, puede de hecho comprometer la coherencia cuántica de los qubits y causar errores en los cálculos.
Por este motivo, al evaluar las prestaciones de un computador cuántico es importante considerar no solo el número de qubits, sino también la capacidad global del sistema de mantenerse coherente durante un periodo de tiempo suficientemente largo como para permitir la ejecución de algoritmos complejos.
IBM en 2019 definió una métrica específica que tiene en cuenta precisamente este aspecto: el quantum volume.
El quantum volume se mide a través de un procedimiento estandarizado y codificado, y su valor representa la capacidad de ejecutar algoritmos complejos de manera fiable. A valores más elevados de quantum volume corresponden mejores prestaciones.
El procesamiento de la información cuántica requiere el uso de algoritmos específicos, que deben diseñarse de manera que aprovechen las peculiaridades de los qubits y obtengan resultados eficientes. El diseño de estos algoritmos no es sencillo y requiere un profundo conocimiento de la mecánica cuántica y del procesamiento de la información.
Paralelamente a la investigación y desarrollo en el sector del hardware cuántico, está en curso una intensa actividad de desarrollo de software y plataformas cuánticas.
Las dos novedades publicitadas la semana pasada nos recuerdan que las roadmaps de las muchas empresas comprometidas en este frente proceden según lo previsto, y para 2025 se esperan los primeros impactos en el mercado.
Entre los sectores más implicados estará el de la Inteligencia Artificial, que ya está dando resultados impresionantes aprovechando el procesamiento informático clásico.
El desarrollo del machine learning cuántico está destinado a producir resultados hoy inimaginables.
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