IBM, AMD y el Quantum Science Center (QSC) del Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL), dependiente del Departamento de Energía de Estados Unidos, anunciaron el lanzamiento de una plataforma de codesarrollo destinada a acelerar la investigación sobre corrección de errores cuánticos. La iniciativa busca integrar procesadores cuánticos y sistemas de computación de alto rendimiento (HPC) en un mismo entorno, para abordar uno de los principales desafíos técnicos que enfrenta esta tecnología: mantener la estabilidad de los cálculos a medida que aumenta su complejidad.
La infraestructura inicial reúne computadoras cuánticas de IBM, incluido su procesador IBM Quantum Nighthawk de 120 cúbits, con Umbra, el sistema de computación de alto rendimiento del Quantum Science Center. Este último utiliza aceleradores gráficos AMD Instinct MI355X y procesadores AMD EPYC de quinta generación. Los equipos están instalados en las instalaciones de IBM en Poughkeepsie, Nueva York, una disposición que permite reducir la latencia de comunicación entre los componentes clásicos y cuánticos.
La integración responde a una necesidad específica de la computación cuántica. Los cúbits, las unidades fundamentales de procesamiento de estos sistemas, son susceptibles a las interferencias del entorno y a distintos tipos de ruido que pueden alterar los resultados de una operación. La corrección de errores cuánticos busca proteger la información mediante la distribución de los datos entre múltiples cúbits físicos y la ejecución de mediciones periódicas que permiten detectar y corregir desviaciones.
Este procedimiento requiere una importante capacidad de procesamiento clásico. Los denominados decodificadores analizan los resultados de las mediciones y determinan qué errores se produjeron, por lo que deben operar con suficiente rapidez para acompañar el ritmo del procesador cuántico. En ese contexto, las GPU de AMD proporcionarán recursos para investigar nuevos métodos de decodificación, optimizar algoritmos y coordinar las operaciones entre los diferentes componentes de la plataforma.
La plataforma también permitirá estudiar diferentes estrategias de corrección de errores, entre ellas los códigos concatenados, los códigos espacio-temporales y los decodificadores adaptados a los algoritmos y al hardware. Estas técnicas requieren coordinar las operaciones cuánticas con el procesamiento clásico, así como optimizar la compilación de circuitos y la administración del software. La posibilidad de ejecutar ambos tipos de procesamiento en un entorno integrado facilitará la comparación de métodos y la evaluación de los recursos necesarios para llevarlos a una escala mayor.
Uno de los aspectos técnicos destacados es la reducción de la latencia entre los sistemas cuánticos y clásicos. En un análisis publicado por The Next Platform, se señala que mantener ambos tipos de infraestructura en una misma ubicación permite evitar parte de la complejidad y los retrasos asociados con la comunicación a través de conexiones remotas. Esta proximidad resulta especialmente importante cuando los investigadores necesitan medir cúbits durante una operación y utilizar los resultados para modificar el comportamiento del sistema en tiempo real.
El proyecto también se vincula con los objetivos de la Quantum Genesis Mission del Departamento de Energía estadounidense, que busca acelerar el desarrollo de una computadora cuántica científicamente relevante para 2028. En particular, la competencia Q Competition establece como meta alcanzar 100 cúbits lógicos capaces de ejecutar 100.000 operaciones complejas antes de finalizar ese año.
La distancia respecto de ese objetivo todavía es considerable. IBM informó que sus experimentos habían alcanzado hasta 70 cúbits lógicos y 438 operaciones complejas. De acuerdo con las estimaciones de la compañía, será necesario incrementar aproximadamente 230 veces la cantidad de operaciones de este tipo para alcanzar la meta planteada por el programa estadounidense. Los cúbits lógicos son unidades de información protegidas mediante técnicas de corrección de errores que utilizan varios cúbits físicos para representar un único estado cuántico más confiable.
La colaboración se apoya en trabajos anteriores entre las tres organizaciones. IBM y Oak Ridge ya participan conjuntamente en investigaciones sobre computación cuántica y supercomputación, mientras que IBM y AMD han explorado el uso de GPU para acelerar procesos clásicos relacionados con algoritmos cuánticos. Entre esos antecedentes figura el desarrollo de métodos de decodificación de errores cuánticos sobre hardware de AMD.
Para AMD, el proyecto representa una aplicación de sus tecnologías de procesamiento clásico en una arquitectura híbrida que combina CPU, GPU y procesadores cuánticos. Para IBM y Oak Ridge, constituye un entorno de investigación destinado a evaluar los requisitos de hardware, software y conectividad de futuras máquinas tolerantes a fallos.
La iniciativa no supone que ya se haya alcanzado la computación cuántica tolerante a fallos, sino que establece una infraestructura para investigar cómo superar sus limitaciones actuales. Los resultados obtenidos podrán contribuir al desarrollo de futuras generaciones de sistemas cuánticos y a los planes de IBM para su computadora Quantum Starling, cuyo diseño apunta a incorporar corrección de errores a gran escala.
Fuente: IBM | Editado por CDOL
