La última máquina en la hoja de ruta de la computación cuántica de IBM, Heron, ha recibido un impulso de hardware y software a medida que la compañía avanza hacia su objetivo de corrección de errores.
La corrección de errores se considera el santo grial de la computación cuántica, que abriría las puertas a la adopción comercial. Puede que falten muchos años para esto, pero IBM Heron ofrece mitigación de errores, que la compañía describe como técnicas que permiten a los usuarios mitigar los errores de circuito modelando el ruido del dispositivo en el momento de la ejecución.
En otras palabras, es algo que los desarrolladores de software deben hacer al programar computadoras cuánticas de IBM para evitar el ruido en términos de errores inherentes a la tecnología de computación cuántica actual.
“Los avances en el hardware IBM Quantum y Qiskit están permitiendo a nuestros usuarios crear nuevos algoritmos en los que los recursos avanzados de supercomputación cuántica y clásica se pueden unir para combinar sus respectivas fortalezas”, dijo Jay Gambetta, vicepresidente de IBM Quantum.
“A medida que avanzamos en nuestra hoja de ruta hacia sistemas cuánticos con corrección de errores como pilar del futuro de la informática, los algoritmos descubiertos hoy en todas las industrias serán clave para aprovechar todo el potencial de los espacios computacionales inexplorados creados por la convergencia de las QPU. [quantum processing units]CPU [central processing units]y GPU [graphics processing units].”
Para coincidir con el anuncio de Heron, IBM ha introducido varias herramientas nuevas en su kit de desarrollador de software Qiskit. Estos incluyen herramientas como Qiskit Transpiler Service para impulsar la optimización de circuitos cuánticos para hardware cuántico con inteligencia artificial (IA) y Qiskit Code Assistant para ayudar a los desarrolladores a generar fácilmente código cuántico con modelos de IA generativa basados en IBM Granite.
También está agregando Qiskit Serverless, que permite a los desarrolladores de software ejecutar enfoques iniciales de supercomputación centrados en lo cuántico en sistemas cuánticos y clásicos, y el catálogo de funciones Qiskit de IBM para que los servicios de IBM, Algorithmiq, Qedma, QunaSys, Q-CTRL y Multiverse Computing estén disponibles.
La corrección de errores es el gran avance
Tobias Lindstrom, jefe de ciencia del departamento de tecnología cuántica de NPL, cree que se producirá un cambio radical en la computación cuántica una vez que se solucione la corrección de errores.
“Hoy en día, estamos limitados por la escala porque no tenemos corrección de errores”, dijo. “Una vez que puedes construir un qubit lógico con corrección de errores, hasta donde tengo entendido, no hay nada que te impida construir más. Es un desafío de ingeniería”.
Una vez que se corrige el error, “se puede gastar más dinero pero no hay límite para la escala”, añadió, en respuesta a la pregunta de si una computadora cuántica en funcionamiento seguiría las mismas reglas que la Ley de Moore, que muestra que el número El número de transistores en un procesador se duplica cada dos años por el mismo precio.
Si bien ha habido muchos avances en los esquemas centrados en la corrección de errores, Lindstrom espera que la adopción de la computación cuántica se acelere cuando finalmente se dominen las técnicas.
Incluso si un ordenador de este tipo con quizás 10.000 qubits tuviera un precio de venta de 1.000 millones de dólares, Lindstrom cree que el precio no será probablemente una barrera para algunas organizaciones y gobiernos: “No creo que eso vaya a detener a la gente cuando se habla de algo tan útil como una computadora cuántica”.
Lo que esto significa es que las computadoras cuánticas probablemente sólo serán compradas inicialmente por gobiernos o empresas muy grandes.
Hay una cierta clase de problema que Lindstrom y muchos en la industria creen que la computación cuántica podrá optimizar. No es sorprendente, dijo, que los “problemas de tipo cuántico”, como la química cuántica, se encuentren entre las grandes oportunidades, donde la computación cuántica puede aplicarse a la ciencia de materiales, lo que genera oportunidades como el desarrollo de tecnologías más ecológicas.
Si bien no son computadoras completamente desarrolladas, Lindstrom describió el programa de banco de pruebas cuánticas de Investigación e Innovación del Reino Unido como “un paso importante”. Estos “demostradores” de la tecnología cuántica brindan una manera para que las empresas de computación cuántica desarrollen máquinas a las que las organizaciones puedan tener acceso directo en el Reino Unido.
Resolver problemas y mejorar habilidades.
Al igual que Gambetta de IBM, Lindstrom ve los dispositivos cuánticos como parte de la combinación que se utilizará para acelerar ciertas cargas de trabajo: “Una buena analogía es probablemente algo así como usar GPU o FPGA [file programmable gate arrays] en el contexto de la informática de alto rendimiento. Todavía estás iniciando sesión en una computadora normal, pero para ciertos problemas, estás usando una GPU o una FPGA”.
La era de la computación cuántica, al igual que con las GPU, implicará que el procesador cuántico actúe efectivamente como un acelerador o coprocesador de la CPU. Lindstrom cree que, en un mundo ideal, un programador usaría su lenguaje de programación preferido y su herramienta de compilación de código fuente luego revisaría este código y decidiría qué pasos del programa requieren un paso de optimización y luego evaluaría si esto se soluciona mejor mediante la descarga. la tarea a un procesador cuántico.
“Ese es el escenario ideal, en términos de facilidad de uso, pero puede que no sea la mejor manera de utilizar los recursos existentes”, afirmó.
Para Lindstrom, es necesario que haya un grupo de programadores especializados que comprendan en profundidad la arquitectura de la computadora: “Creo que un buen análogo serían las computadoras clásicas de la década de 1980, donde la gente programaba en lenguaje ensamblador para exprimir al máximo el rendimiento del hardware. .”
Al observar los esfuerzos actuales de la industria, Lindstrom dijo que se está trabajando para hacer que la computación cuántica sea más accesible para personas que no necesariamente tienen una experiencia profunda en la tecnología, pero esto no es posible hoy en día.
“En el futuro previsible, también se necesitará una segunda categoría de personas que realmente comprendan la computación cuántica y que puedan formular el problema incluso antes de comenzar a escribir el código”, dijo.
Lo que esto significa desde la perspectiva de las habilidades, mientras los CIO planean un futuro en el que la computación cuántica sea parte de la combinación de tecnologías, es, según Lindstrom, una historia similar a la mejora de las habilidades necesarias para las GPU.
“La gente está consciente de la GPU porque, una vez más, ha sido parte del ecosistema informático durante mucho tiempo, pero no necesariamente necesitan saber cómo construir una GPU, solo necesitan comprender las API. [application programming interfaces] y para qué problemas se pueden utilizar las GPU”.