IBM prepara la construcción del primer ordenador cuántico universal

IBM ha anunciado este lunes la primera iniciativa industrial para construir y comercializar sistemas de computación cuántica universales. Los sistemas y servicios cuánticos «IBM Q» se proporcionarán a través de la plataforma IBM Cloud.

Mientras que las tecnologías que se ejecutan actualmente sobre ordenadores clásicos, como Watson, pueden encontrar patrones y hacer descubrimientos escondidos en la vasta cantidad de datos existentes, los ordenadores cuánticos aportarán soluciones a problemas en los que los patrones no se pueden identificar porque no existen los datos y porque el número de posibilidades que se tendría que analizar es tan enorme que un ordenador clásico no podría procesarlo jamás.

El programa IBM Quantum Experience permite que cualquiera que se conecte al procesador cuántico de IBM a través de la nube IBM Cloud para hacer experimentos y algoritmos, trabaje con los bits cuánticos individuales y pueda investigar los tutoriales y las simulaciones que pueden hacerse con la computación cuántica.

«IBM ha invertido décadas para hacer crecer el campo de la computación cuántica. Estamos comprometidos con expandir el acceso a los sistemas cuánticos y a sus inmensas capacidades para la comunidad de la ciencia y los negocios», ha señalado Arvind Krishna, vicepresidente sénior de nube híbrida en IBM Research. «Tras Watson y 'blockchain', creemos que la computación cuántica proporcionará la nueva oleada de servicios que se distribuirán a través de la plataforma IBM Cloud. Promete ser la próxima gran tecnología que impulse una nueva era de innovación industrial», ha añadido.

IBM tiene la intención de construir sistemas IBM Q para ampliar las aplicaciones de la computación cuántica. La potencia de un ordenador cuántico se expresará a través de la métrica «Volumen Cuántico», que incluye el número de qubits, la calidad de las operaciones cuánticas, la conectividad del qubit y el paralelismo cuántico. Como un primer paso para incrementar el «Volumen Cuántico», IBM tiene el objetivo de construir en los próximos años sistemas IBM Q con aproximadamente 50 qubits. Para ello, la compañía espera colaborar con socios de la industria para desarrollar aplicaciones que impulsen la velocidad de los sistemas cuánticos.

Los sistemas IBM Q serán diseñados para resolver problemas que actualmente son demasiado complejos para los ordenadores de computación clásica. Una de las primeras y más prometedoras áreas será la química. En una simple molécula de cafeína el número de estados cuánticos en las moléculas crece sorprendentemente rápido, tan rápido que ni toda la memoria de computación convencional que los científicos pudieran construir podría contenerlo.

Los científicos de IBM han desarrollado técnicas para explorar de forma eficiente la simulación de problemas en química sobre procesadores cuánticos. También se están realizando demostraciones experimentales de varias moléculas. En el futuro, el objetivo será ampliarlas a moléculas más complejas e intentar predecir propiedades químicas con una precisión mayor que la que hacen los ordenadores clásicos.

Las futuras aplicaciones de computación cuántica podrían abarcar las áreas tan diferentes como medicamentos y materiales, logística y cadena de suministro, servicios financieros, inteligencia artificial o seguridad cloud.

«La computación clásica es extraordinariamente potente y continuará avanzando y dando soporte a todo lo que hagamos en los negocios y en la sociedad. Sin embargo, hay problemas que un ordenador clásico nunca podrá abordar. Para generar conocimiento a partir de una mayor complejidad necesitamos la computación cuántica», ha dicho Tom Rosamilia, vicepresidente sénior de IBM Systems. «Visionamos los sistemas IBM Q trabajando en concierto con nuestra gama de sistemas de alto rendimiento para tratar de resolver los problemas que actualmente son irresolubles, pero que esconden un enorme valor potencial», ha añadido.

La «hoja de ruta» de IBM para llegar a una computación cuántica práctica se basa en una aproximación holística a todas las partes avanzadas del sistema. IBM aportará su profundo conocimiento y experiencia en superconducción cuántica, en integración de sistemas complejos de alto rendimiento y en procesos de nanofabricación escalables para hacer avanzar las capacidades mecánicas cuánticas. También, los ingenieros de sistemas y software, científicos en computación y matemáticos de IBM crearán los entornos y las herramientas de desarrollo de software.

Ecosistema IBM Q

IBM cree que la colaboración y la relación con los desarrolladores, programadores y universidades será esencial para el desarrollo y la evolución de los sistemas de computación cuántica. Desde el lanzamiento hace menos de un año de IBM Quantum Experience, unos 40.000 usuarios han hecho más de 275.000 experimentos. Este programa ha sido utilizado por científicos de más de cien países hasta la fecha y ha impulsado la publicación de 15 artículos científicos en arXiv, cinco de los cuales en prestigiosas revistas científicas.

IBM ha trabajado con instituciones académicas como el MIT, el Instituto para computación cuántica de la Universidad de Waterloo y École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) para desarrollar una herramienta de educación para estudiantes a través de IBM Quantum Experience. En colaboración con la Sociedad Física Europea, el laboratorio de IBM Research en Zúrich ha celebrado recientemente un evento que se dedicó a mostrar cómo experimentar con qubits utilizando la plataforma IBM Quantum Experience.

«Descubrir la utilidad de la computación cuántica va a requerir muchas manos que experimenten con computadores cuánticos reales», ha afirmado Isaac Chuang, profesor de física y profesor de ingeniería eléctrica y ciencias de la computación del MIT. «Durante el primer semestre de 2016 del curso MITx Quantum Information Science incluimos la plataforma IBM Quantum Experience como parte del currículum online para más de 1.800 participantes de todo el mundo. Estas personas pudieron realizar experimentos sobre el procesador cuántico de IBM y comprobar ellos mismos los principios y teorías sobre computación cuántica que estaban aprendiendo».

Además de trabajar con desarrolladores y universidades, IBM también ha entablado conversaciones con socios industriales para investigar el potencial de las aplicaciones de la computación cuántica. Cualquier organización interesada en colaborar puede solicitar formar parte del Instituto IBM Research Frontiers, un consorcio que desarrolla tecnologías innovadoras y evalúa sus implicaciones en el futuro. Entre las empresas miembros de este consorcio están Samsung, JSR, Honda, Canon, Hitachi Metals y Nagase.