Dónde estamos ahora y hacia dónde vamos
La computación cuántica es una tecnología que explota las leyes de la mecánica cuántica para resolver problemas demasiado complejos para las computadoras clásicas. La primera contribución importante al desarrollo de la computación cuántica se produjo en 1982, cuando Richard Feynman sugirió que para simular eficazmente la evolución de los sistemas cuánticos, necesitaríamos construir computadoras cuánticas (máquinas computacionales que utilizan efectos cuánticos). Sin embargo, no fue hasta 1994 que cambió la visión sobre la computación cuántica. Peter Shore desarrolló un algoritmo cuántico de tiempo polinomial que permite a las computadoras cuánticas factorizar números enteros grandes más rápido que los mejores algoritmos clásicos en máquinas convencionales, convirtiendo un problema computacionalmente intratable en una gran cantidad que puede resolverse en tan solo unas pocas horas. el ordenador Por lo tanto, una vez que las computadoras cuánticas prácticas se conviertan en una realidad, será posible romper los algoritmos criptográficos basados en la factorización de números enteros, como RSA, que son fundamentales para el funcionamiento del Protocolo de Internet.
Pero ¿qué queremos decir con «una computadora cuántica lo suficientemente grande»? ¿Qué tan lejos estamos de construirlo?
Las principales empresas tecnológicas llevan años trabajando con el objetivo de crear un dispositivo cuántico a gran escala. Según publica Quantum Insider, los principales actores en este campo son Google, IBM, Microsoft y AWS (Amazon), aunque IBM tiene la historia informática más larga.
Además de estas, hay otras empresas prometedoras que también están invirtiendo en el desarrollo de hardware y software cuántico. Algunos ejemplos son D-Wave, Reggae Computing, IonQ, PsiQuantum, Quantiuum u Oxford Ionics. Vale la pena señalar que no todos funcionan en el mismo tipo de computadoras cuánticas. La diferencia entre estas computadoras depende de la naturaleza de los qubits y de cómo se pueden controlar y manipular. Los principales tipos de computadoras cuánticas son las superconductoras, fotónicas, basadas en átomos neutros, iones atrapados, puntos cuánticos y computadoras cuánticas basadas en puertas, siendo el primero el tipo más maduro y popular.
En 2016, IBM puso la primera computadora cuántica en la nube para realizar un experimento para todos (IBM Quantum Experience). Un año después, presentaron Qiskit, un conjunto de herramientas de código abierto basado en Python para programar estas computadoras cuánticas (la versión 1.0 se lanzará este año). Luego, en los años siguientes, la empresa desarrolló el Falcon, una computadora cuántica de 27 qubits (2018) y el Hummingbird de 65 qubits (2020). Además, en 2020, IBM publicó su hoja de ruta de desarrollo, que tuvo una actualización importante en 2022 y proporciona un plan detallado para construir una computadora cuántica con corrección de errores antes de que finalice la década. Según esta hoja de ruta, IBM tenía previsto construir en 2021 el primer procesador cuántico con más de 100 qubits, el Eagle de 127 qubits; En 2022, el Osprey de 433 qubit; Y por último, en 2023, el procesador Condor de 1121 qubit. Todos los objetivos se lograron con éxito. Sin embargo, como menciona Jay Gambetta, vicepresidente de IBM Quantum, en su artículo, debemos entender cómo la escala A partir de los procesadores cuánticos, una computadora cuántica capaz de alcanzar su máximo potencial podría tener cientos de miles, tal vez millones, de qubits de alta calidad. Por ello, en los próximos años y con el deseo de solucionar para medir Para solucionar el problema, la empresa propone tres formas diferentes de «desarrollar formas de conectar procesadores en un sistema modular que sea capaz de escalar sin los límites de la física».
Escalabilidad La capacidad de aumentar el número de qubits en un sistema cuántico permite resolver problemas más complejos.
Otro gigante tecnológico que trabaja en la computación cuántica es Google, que tiene un campus de IA cuántica. La compañía anunció en 2018 un procesador cuántico de 72 qubits llamado Bristlecon y en 2019 presentó una computadora cuántica de 53 qubits, Sycamore, y afirmó Dominio de la cantidad Por primera vez, lo que provocó mucha discusión en la comunidad. Finalmente, los investigadores de Quantum AI anunciaron un gran avance en la corrección de errores cuánticos al lograr, por primera vez, el hito experimental de escalar un qubit lógico. La corrección de errores cuánticos es necesaria para escalar las computadoras cuánticas y lograr tasas de error lo suficientemente bajas como para realizar cálculos útiles.
Dominio de la cantidad Una computadora cuántica describe la capacidad de resolver un problema que la computadora convencional más poderosa no puede procesar en tiempo práctico.
Microsoft decidió centrarse en la computación cuántica a finales de los años 1990 y actualmente ofrece Azure Quantum, un servicio de computación cuántica en la nube que proporciona un entorno para desarrollar algoritmos cuánticos que pueden ejecutarse en simuladores de computadoras cuánticas. Debido a la forma de trabajar de la compañía con socios e instituciones académicas, Azure Quantum nos permite elegir entre diferentes soluciones de hardware cuántico fabricadas por líderes de la industria como Quantinuum, Ionq, Quantum Circuits, Inc., Rigetti o Pasqal.
Microsoft está adoptando un enfoque diferente para el diseño de computadoras cuánticas: se basan en un nuevo tipo de qubit, un qubit topológico. Como dicen claramente, «Nuestro enfoque para construir una máquina cuántica escalable es el camino más difícil en el corto plazo, pero el más prometedor en el largo plazo». En este sentido, en 2022, Microsoft anunció un avance importante en hardware de qubit topológicos avanzados, y ese mismo año comparten más datos de sus experimentos.
Aunque Amazon no ha anunciado que esté desarrollando hardware y/o software cuántico, en 2019 lanzaron Amazon Braket, un servicio de computación cuántica que permite crear algoritmos cuánticos, probarlos en simuladores y probarlos de diferentes maneras. analizar en computadoras cuánticas. resultados. Los clientes pueden acceder a hardware de líderes como Rigetti, Ion-Q y D-wave Systems, lo que significa que pueden experimentar con sistemas basados en tres tecnologías de qubit diferentes.
Además, Amazon también lanzó el Amazon Quantum Solutions Lab, que ayuda a las empresas a prepararse para la computación cuántica ofreciéndoles la posibilidad de «trabajar con expertos líderes en computación cuántica, aprendizaje automático, optimización e informática de alto rendimiento».
