En un avance significativo para la computación cuántica, IBM ha delineado su estrategia para la creación de lo que se proyecta será la primera computadora cuántica a gran escala y tolerante a fallos del mundo. Este sistema, denominado IBM Quantum Starling, se espera que esté operativo para el año 2029 y se construirá en un nuevo centro de datos cuánticos de IBM en Poughkeepsie, Nueva York.
La ambición de IBM con Quantum Starling radica en su capacidad operativa, con la expectativa de que pueda ejecutar 20.000 veces más operaciones que las computadoras cuánticas actuales. Representar el estado computacional de un sistema como Starling requeriría una capacidad de memoria equivalente a más de un quindecillón (10^48) de los superordenadores más potentes disponibles hoy en día. Con esta capacidad, los usuarios podrían explorar completamente la complejidad de los estados cuánticos, superando las limitaciones de los sistemas cuánticos actuales.
La implementación de una computadora cuántica a gran escala y tolerante a fallos, equipada con cientos o miles de cúbits lógicos, podría facilitar la ejecución de millones o incluso miles de millones de operaciones. Esto, a su vez, podría generar eficiencias considerables en términos de tiempo y costo en áreas como el desarrollo de fármacos, el descubrimiento de materiales, la química y la optimización. Se anticipa que Starling podrá acceder a la potencia computacional necesaria para abordar estos problemas mediante la ejecución de 100 millones de operaciones cuánticas utilizando 200 cúbits lógicos. Este será el fundamento para el futuro IBM Quantum Blue Jay, que buscará ejecutar mil millones de operaciones cuánticas a través de 2.000 cúbits lógicos.
Un cúbit lógico es una unidad de una computadora cuántica corregida de errores, diseñada para almacenar el valor de información de un cúbit. Se compone de múltiples cúbits físicos que trabajan en conjunto para almacenar esta información y monitorearse entre sí en busca de errores. Al igual que con las computadoras clásicas, es esencial corregir los errores en los sistemas cuánticos para que puedan ejecutar cargas de trabajo extensas sin interrupciones. Para lograr esto, se emplean grupos de cúbits físicos con el fin de generar un número menor de cúbits lógicos, los cuales presentan tasas de error inferiores a las de los cúbits físicos subyacentes. La tasa de error de los cúbits lógicos se reduce exponencialmente con el tamaño del clúster, permitiendo así la ejecución de un mayor número de operaciones. Es fundamental para la computación cuántica a escala la creación de un número creciente de cúbits lógicos capaces de ejecutar circuitos cuánticos, empleando la menor cantidad posible de cúbits físicos.
IBM ha publicado dos nuevos documentos técnicos que detallan cómo se abordarán los criterios para construir una arquitectura tolerante a fallos a gran escala. El primer documento explica cómo un sistema de este tipo procesará instrucciones y ejecutará operaciones eficazmente con códigos qLDPC (quantum low-density parity check). Este trabajo se basa en un enfoque de corrección de errores que reduce drásticamente el número de cúbits físicos necesarios para la corrección de errores y disminuye la sobrecarga requerida en aproximadamente un 90 por ciento en comparación con otros códigos relevantes. El segundo documento describe cómo decodificar eficientemente la información de los cúbits físicos y traza un camino para identificar y corregir errores en tiempo real utilizando recursos de computación convencionales.
El nuevo plan de IBM Quantum establece hitos tecnológicos clave que permitirán demostrar y ejecutar los criterios de tolerancia a fallos. Cada nuevo procesador en esta hoja de ruta aborda desafíos específicos para construir computadoras cuánticas que sean modulares, escalables y con corrección de errores:
IBM Quantum Loon, previsto para 2025, está diseñado para probar los componentes arquitectónicos del código qLDPC, incluyendo los «acopladores C» que conectan cúbits a distancias mayores dentro del mismo chip.
IBM Quantum Kookaburra, esperado para 2026, será el primer procesador modular de IBM diseñado para almacenar y procesar información codificada. Combinará memoria cuántica con operaciones lógicas, el bloque de construcción fundamental para escalar sistemas tolerantes a fallos más allá de un solo chip.
IBM Quantum Cockatoo, previsto para 2027, entrelazará dos módulos Kookaburra utilizando «acopladores L». Esta arquitectura conectará chips cuánticos como nodos en un sistema más grande, evitando la necesidad de construir chips de tamaño impracticable.
Estos avances están siendo diseñados para culminar en Starling para 2029, marcando un paso significativo en la materialización de la computación cuántica práctica.
Fuente: nota de prensa IBM | Editado por CambioDigital Online
