Tecnología

IBM presenta un procesador cuántico cuya capacidad de cálculo es imposible de simular con un ordenador clásico

Eagle ofrece 127 qubits por primera vez en un único procesador. Duplica la potencia del procesador chino Zuchongzhi

Procesador Eagle de IBM.
Procesador Eagle de IBM.

IBM ha alcanzado un nuevo hito en la computación cuántica, una nueva tecnología que promete revolucionar la forma en la que se procesa la información y que está llamada a revolucionar la informática en el futuro por su capacidad de cálculo extraordinario. La multinacional estadounidense ha anunciado un nuevo procesador cuántico de 127 qubits, "el primero cuya escala hace imposible que un ordenador clásico lo simule con fiabilidad". De hecho, la compañía apunta que el número de bits clásicos necesarios para igualar la potencia de cálculo de este procesador, bautizado con el nombre de Eagle (Águila en inglés), supera el número total de átomos de los más de 7.500 millones de personas que viven actualmente.

La puesta de largo del nuevo procesador tendrá lugar este martes en el IBM Quantum Summit 2021, el evento anual que organiza la compañía para mostrar los hitos en hardware y software cuánticos, así como el crecimiento del ecosistema cuántico. Eagle duplica la potencia del último hito alcanzado en este campo, el de la computadora de Zuchongzhi, desarrollado por ingenieros de la universidad de Ciencia y Tecnología de China y la Universidad Tsinghua de Pekín y que solo tiene capacidad para manipular 66 qubits de forma simultánea.

Los ordenadores cuánticos son un viejo sueño del mundo de la tecnología, que promete disparar la capacidad de procesamiento actual, y ello gracias a que en vez de utilizar bits (que guardan la información como 0 y 1) como hacen los ordenadores clásicos, utilizan qubits (bits cuánticos), que tienen las propiedades cuánticas de la superposición de estados y entrelazamiento. Esto quiere decir, de manera simplificada, que el qubit puede ser 1 y 0 simultáneamente, y que pueden estar entrelazados, es decir, interconectados, de manera que si se toma una acción en un qubit afecta a los otros.

Como señala IBM, la unidad computacional fundamental de la computación cuántica es el circuito cuántico, una disposición de qubits en puertas y medidas cuánticas. Por ello, cuantos más qubits posea un procesador cuántico, más complejos y valiosos serán los circuitos cuánticos que pueda ejecutar. Eagle es el primer procesador cuántico de IBM desarrollado y desplegado para contener más de 100 qubits operativos y conectados y sigue al procesador Hummingbird de 65 qubits de IBM presentado en 2020 y al procesador Falcon de 27 qubits presentado en 2019. "Eagle es una señal de dónde estamos y de todo lo que tenemos en camino", añade Bob Sutor, uno de los directivos al frente de este proyecto.

Para lograr el avance ahora presentado, los investigadores de IBM se basaron en las innovaciones introducidas en sus actuales procesadores cuánticos, como el diseño de la disposición de los qubits para reducir los errores y una arquitectura para reducir el número de componentes necesarios. Las nuevas técnicas empleadas en Eagle colocan el cableado de control en varios niveles físicos dentro del procesador y mantienen los qubits en una sola capa, lo que permite un aumento significativo de los qubits, manteniendo un alto nivel de calidad, según detalla la compañía.

IBM sostiene que el elevado número de qubits permitirá a los usuarios explorar problemas con un nuevo nivel de complejidad a la hora de realizar experimentos y ejecutar aplicaciones, como la optimización del machine learning o el modelado de nuevas moléculas y materiales para su uso en áreas que van desde la industria energética hasta el proceso de descubrimiento de fármacos. 

"La llegada del procesador Eagle es un gran paso hacia el día en que los ordenadores cuánticos puedan superar a los clásicos a niveles significativos", indica Darío Gil, Vicepresidente Senior de IBM y Director de Investigación. Este experto defiende que la computación cuántica tiene el poder de transformar casi todos los sectores y ayudar a abordar los mayores problemas de nuestro tiempo. "Por eso IBM sigue innovando rápidamente en el diseño de hardware cuántico, construyendo formas para que las cargas de trabajo cuánticas y clásicas se potencien mutuamente, y creando un ecosistema global imprescindible para la adopción de la computación cuántica", dice.

Actualmente, EE UU y China disputan una dura batalla por desarrollar el ordenador cuántico más potente. Ambas potencias quieren liderar la que se prevé sea la próxima gran revolución informática, aunque la inversión del país asiático es muy superior. Entre 2017 y 2020, China destinó unos 10.000 millones de dólares a computación cuántica. EE UU prevé dedicar unos 1.200 millones hasta 2023 y la UE unos 1.000 millones hasta 2026. España, por su parte, destinará 60 millones en tres años a la creación de un ordenador cuántico. El proyecto, denominado Quantum Spain, financiado al 100% por los fondos europeos de recuperación, empezará este año con una inyección de 22 millones.

En cuanto a empresas, IBM y Google mantienen su particular guerra para lograr el primer ordenador cuántico de uso comercial, pero más de una treintena de compañías en el mundo trabajan intensamente en esta tecnología, entre ellas gigantes como Microsoft, Intel, HP, Hitachi, Honeywell, Toshiba, Fujitsu y Samsung, y otras más pequeñas como D-Wave, Rigetti Computing, IDQuantique, IonQ, QuTech, Quantum Circuits o Alpine Quantum Technologies.

Durante el IBM Quantum Summit 2021, la compañía también presentará su IBM Quantum System Two, un ordenador cuántico modular diseñado para funcionar con los futuros procesadores de 433 qubits y 1.121 qubits que la multinacional pretende tener listos en 2022 y 2023, respectivamente. 

El concepto de modularidad es esencial para el IBM Quantum System Two. "A medida que IBM avanza en su hoja de ruta de hardware y construye procesadores con mayor número de qubits, es vital que el hardware de control tenga la flexibilidad y los recursos necesarios para ampliarse. Estos recursos incluyen la electrónica de control, que permite a los usuarios manipular los qubits, y la refrigeración criogénica, que mantiene los qubits a una temperatura lo suficientemente baja como para que se manifiesten sus propiedades cuánticas", explica la compañía.

Se espera que el primer IBM Quantum System Two esté en funcionamiento en 2023 en la sede de IBM Research en Yorktown Heights, Nueva York. 

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