IBM ha dado a conocer su estrategia para desarrollar la primera computadora cuántica del mundo a gran escala y tolerante a fallas, lo que representa un hito crucial en el camino hacia la computación cuántica práctica y escalable. El IBM Quantum Starling, que se espera esté listo para 2029, se construirá en un nuevo centro de datos de IBM Quantum en Poughkeepsie, Nueva York, y se prevé que realice 20.000 veces más operaciones que las computadoras cuánticas actuales.
Para representar el estado computacional de un IBM Starling se requeriría la memoria de más de un quindecillón (10^48) de las supercomputadoras más potentes del mundo. Con Starling, los usuarios podrán explorar la complejidad de los estados cuánticos, que van más allá de las capacidades limitadas de las computadoras cuánticas actuales.
IBM, que opera una extensa flota global de computadoras cuánticas, está lanzando su nueva Hoja de Ruta Cuántica, que describe sus planes para construir una computadora cuántica práctica y tolerante a fallas. Según Arvind Krishna, Presidente y CEO de IBM, «Nuestra experiencia en matemáticas, física e ingeniería está preparando el camino para una computadora cuántica a gran escala y tolerante a fallas, que resolverá desafíos reales del mundo y abrirá inmensas posibilidades para los negocios».
Hacia la Tolerancia a Fallas a Gran Escala
Una computadora cuántica a gran escala y tolerante a fallas con cientos o miles de qubits lógicos podría ejecutar desde cientos de millones hasta miles de millones de operaciones, lo que podría acelerar la eficiencia en tiempos y costos en campos como el desarrollo de fármacos, el descubrimiento de materiales, la química y la optimización.
El IBM Quantum Starling tendrá acceso a la potencia computacional necesaria para estos problemas, ejecutando 100 millones de operaciones cuánticas utilizando 200 qubits lógicos. Será la base de IBM Quantum Blue Jay, que será capaz de ejecutar mil millones de operaciones cuánticas en 2.000 qubits lógicos.
Claves para la Tolerancia a Fallas
El éxito de una arquitectura eficiente y tolerante a fallas depende de la elección del código de corrección de errores y de cómo se diseña y construye el sistema para permitir que este código escale. Una computadora cuántica práctica, a gran escala y tolerante a fallas requiere una arquitectura que sea:
- Tolerante a fallas para suprimir suficientes errores y permitir que los algoritmos útiles tengan éxito.
- Capaz de preparar y medir qubits lógicos a través del cómputo.
- Capaz de aplicar instrucciones universales a estos qubits lógicos.
- Capaz de decodificar mediciones de qubits lógicos en tiempo real y alterar instrucciones posteriores.
- Modular para escalar a cientos o miles de qubits lógicos y ejecutar algoritmos más complejos.
- Suficientemente eficiente para ejecutar algoritmos significativos con recursos físicos realistas, como energía e infraestructura.
IBM ha presentado dos nuevos documentos técnicos que detallan cómo resolverá estos criterios para construir una arquitectura cuántica a gran escala y tolerante a fallas.
Del Plan a la Realidad
El nuevo roadmap de IBM Quantum describe los hitos tecnológicos clave que demostrarán y ejecutarán los criterios de tolerancia a fallas. Cada nuevo procesador del roadmap aborda desafíos específicos para construir sistemas cuánticos modulares, escalables y con corrección de errores:
- IBM Quantum Loon, previsto para 2025, está diseñado para probar componentes de arquitectura para el código qLDPC, incluyendo «acopladores C» que conectan qubits a distancias más largas en el mismo chip.
- IBM Quantum Kookaburra, previsto para 2026, será el primer procesador modular de IBM diseñado para almacenar y procesar información codificada. Combinará la memoria cuántica con operaciones lógicas, lo que es fundamental para escalar sistemas tolerantes a fallas más allá de un único chip.
- IBM Quantum Cockatoo, previsto para 2027, entrelazará dos módulos Kookaburra mediante acopladores «en L». Esta arquitectura conectará chips cuánticos como nodos de un sistema mayor, evitando así la necesidad de construir chips imprácticos de gran tamaño.
En conjunto, estos avances están siendo diseñados para culminar en el IBM Quantum Starling en 2029, la primera computadora cuántica del mundo a gran escala y tolerante a fallas.
