Coloque muchos qubits y tendrá computación cuántica, que requiere centros de datos que puedan admitirlo.
Sin embargo, un centro de datos cuántico no se trata solo de tener un edificio con una computadora cuántica. Y quedan preguntas sobre cómo deberían ser las computadoras cuánticas y cómo deben conectarse en el contexto del centro de datos, dice Andrew Lord, gerente senior, investigación óptica y cuántica en BT Group.
Un centro de datos en esencia ofrece conectividad, a menudo conectando a varias personas o clientes con bastidores, equipos de cálculo y el resto. Agregar cómputo cuántico como parte de un recurso de cómputo general que responda preguntas debería ayudar con ciertos desafíos, aunque queda mucha incertidumbre.
También se centró en los desafíos a largo plazo de los centros de datos cuánticos y su conexión en BT es el profesional de la investigación óptica y cuántica especializadas Emilio Hugues-Salas. Resolver la “física dura” en torno al lenguaje de computadora cuántico basado en qubit versus los ceros y los de computación clásica podría llevar de cinco a 10 años, a pesar de que el trabajo se mueve “bastante rápido”.
Un qubit es la versión cuántica de un poco binario de ceros y los de la computación clásica. Es un sistema mecánico cuántico de dos estados o dos niveles. Cuando se miden, los electrones pueden tener giro aparente y girar hacia abajo con ciertas probabilidades unidas.
“Mirar las definiciones, los requisitos y la arquitectura de un centro de datos cuántico, sugiere una arquitectura que permite el acceso seguro al cómputo cuántico, donde no solo tiene las GPU tradicionales, sino también de unidades de procesamiento cuántico que puede usar según el requisito y la aplicación”, hugues- Salas dice.
“Pero es como cuando no sabíamos para qué era Internet”, agrega Lord. “Honestamente, mucho se trata de hacer que Quantum esté disponible solo para ver qué harán las personas con él, desde encontrar nuevos medicamentos hasta modelar moléculas básicas o fotosíntesis”.
En tales áreas hambrientas de energía, “solo” un gran avance podría demostrar el valor y vale la pena el esfuerzo porque es demasiado costoso con la tecnología actual.
“Por ejemplo, me gustaría minimizar el consumo de energía en la red BT, pero es demasiado difícil y tomará demasiado tiempo. Luego, para cuando lo haya hecho, las cosas han cambiado ”, dice Lord. “Y es posible que solo necesite acceder a una computadora cuántica durante unos segundos cruciales para hacerlo”.
BT también trabaja en redes cuánticas y computación, incluida “cualquier cosa cuántica que pueda superponerse con intereses de BT”, como el juicio de la interconexión cuántica en los centros de datos de Equinix “regulares” en Londres.
Este último es un proyecto de grado casi comercial que se trata principalmente de un enlace seguro. “Los clientes pueden poner sus datos en la nube de forma segura, operaciones y conectar múltiples a sus propios clientes a través de la nube”, dice Lord.
Resolver problemas en paralelo
Cuando se trata de la computación cuántica en general, Owen Rogers, director de investigación senior de computación en la nube en la inteligencia de tiempo de actividad, tiene una analogía: imagina que tienes un candado de combinación de plástico, pero para desbloquear el candado sin el código, no quieres tener que tener que tener que tener que tener que tener que tener que tener que tener que tener que tener que tener que tener que tener que tener que tener que tener que tener que tener que tener que tener que tener que tener que tener que tener que tener que tener que tener que tener que tener que tener que tener que tener que tener que Prueba todas las combinaciones posibles.
“Pero digamos que en los anillos combinacionales, hay un poquito de metal que está en el número correcto. Posiblemente, simplemente podría agitar un imán a través del candado para entrelazarse correctamente y desbloquear los números correctos ”, dice Rogers. “La computación cuántica es realmente una forma de resolver las cosas en paralelo, utilizando la incertidumbre de lo que hacen las partículas”.
Sin embargo, los desafíos restantes son multifacéticos. Obviamente, los algoritmos cuánticos requieren habilidades especiales, y luego hay problemas técnicos y de ingeniería.
Por ejemplo, cuantos más qubits tenga, más susceptible será al ruido. Una partícula individual sensible debe mantenerse en un estado donde pueda controlarla. Eso significa un requisito de enfriamiento, incluso enfriamiento criogénico.
“Tienes que eliminar la mayor interferencia posible”, dice Rogers. “Y el centro de datos tiene que tener esas habilidades”.
La investigación de computación cuántica hoy en día es costosa con solo una pequeña posibilidad de éxito, pero los beneficios de recompensa si la computación cuántica se puede hacer para funcionar podría ser astronómica. Por ejemplo, si un equipo puede resolver rápidamente algo que hubiera sido imposible antes o sin hacer suposiciones.
“Sin embargo, podríamos alcanzar un cierto nivel de qubits y luego la interferencia es exponencialmente peor, y simplemente no podemos aumentarlos, por ejemplo”, dice Rogers.
En el Reino Unido, múltiples proyectos en desarrollo incluyen cinco nuevos centros de investigación cuántica anunciados en julio de 2024. Entre ellos se encuentra el centro de redes cuánticas integradas (IQN) de la Universidad Heriot-Watt. La idea es que “Internet cuántico” que vincula las computadoras cuánticas podría ofrecer un cómputo masivo, aprovechando el enredo cuántico y la memoria.
Otro es el centro QCI3, con la industria, en la Universidad de Oxford. QCI3 investiga implementaciones de computación cuántica interconectadas e integradas, considerando un mercado potencial estimado de $ 1.3TN para ML y redes neuronales cuánticas para 2030.
La inversión necesaria para realizar ganancias
Dominik Andrzejczuk, CEO de QDC.Ai con inversiones en dos compañías de hardware cuántico de Oxford: Oxford Ionics basado en tecnología de iones atrapados y Oxford Ionics y la computación de ORCA centrada en la fotónica de pila, confirma que los desafíos de ingeniería están tomando tiempo para resolver.
Dicho esto, las arquitecturas de trampa de iones son buenas para controlar los qubits de “muy alta calidad” con las mismas técnicas de fabricación de CMOS que los qubits superconductores, con Andrzejczuk agregando: “Eso significa que potencialmente podrían escalar fácilmente”.
Su experiencia en física lo llevó a Quantum, le dice a Computer Weekly, pero hay un cisma en el sector cuántico entre la informática científica, inclinándose a la investigación de operaciones de los primeros principios y el trabajo de Silicon Valley AI.
Con inteligencia artificial (IA), toma un montón de datos aleatorios y una máquina descubre la función. Su fuerza también es su debilidad, porque necesita mucho hardware para trabajar rápidamente.
Sin embargo, como se ha hecho evidente con ciertos modelos de idiomas grandes (LLM), esto no escala bien, con Andrzejczuk señalando: “OpenAi está quemando miles de millones de dólares cada año”.
Un enfoque de computación científica comienza desde el otro extremo, con un físico o matemático que examina el conjunto de datos, luego desarrolla la función para adaptarse a esos datos y luego indicar la función, parámetros y restricciones a la máquina. La investigación de operaciones relacionadas puede ser altamente específica para los casos de uso en áreas como la logística con innumerables variables y restricciones, eso es más difícil para el aprendizaje automático.
“Un caso de uso perfecto son las aerolíneas y el transporte. Si está retrasado o cancelado, debe llamar a alguien para volver a reservar su boleto. La magnitud de los datos para un algoritmo ML para resolver que es astronómico ”, dice Andrzejczuk.
Representar un problema de optimización en una computadora clásica puede ser simple, con valores enteros. Pero en un contexto cuántico, la optimización binaria cuadrática y sin restricciones significa que sus variables deben ser binarias, en lugar de enteros.
“Piense en 600 camiones como una especie de secuencia de otros y ceros”, dice Andrzejczuk. “Entonces necesitamos una capa de extracción. Necesitamos convertir un problema que, digamos, se escriba semánticamente en inglés simple, en algún tipo de código binario. Esas herramientas simplemente no existen en este momento “.
Todavía se necesitan más inversiones en los miles de millones de dólares “para impulsarlo”, pero si funciona, “todos ganan”, agrega Andrzejczuk.
Desarrollo de potencial cuántico y pruebas
Jerry Chow, miembro de IBM y director de Quantum Systems and Runtime Technology, está de acuerdo en que son los primeros días: en realidad son más que experimentos de física, y el progreso se está realizando con herramientas computacionales desplegables y una supercomputación centrada en la cantidad: “En este momento [at IBM]estamos colocando exclusivamente sistemas de 100 qubits o más. Y estamos en un mundo hambriento de cómputo “.
IBM opera 14 sistemas cuánticos a escala de utilidad, incluidos los centros de datos cuánticos en Poughkeepsie, Nueva York y Ehningen, Alemania, así como los sistemas dedicados colocados con sus clientes.
La red cuántica de IBM comprende alrededor de 250 empresas, instituciones de investigación, nuevas empresas, universidades y líderes de la industria, incluidos 80 en Europa. Sus factores de hoja de ruta cuántica en el tiempo previsto para resolver los desafíos restantes a 2033.
“El punto aquí es que Quantum hace ciertas cargas de trabajo de manera muy diferente”, dice Chow. “Vemos esa red cuántica como cómo encontraremos y usaremos estas herramientas para la ventaja cuántica”.
Se combinarán múltiples soluciones, incluidas QPU, GPU y CPU. El alojamiento en Poughkeepsie ha comprendido “varios” a números de “dos dígitos” de computadoras cuánticas, que varían por el procesador utilizado.
“A lo que llamamos escala de utilidad, ciertamente hay circuitos cuánticos más allá de la simulación exacta con recursos de CPU o GPU. Las siguientes mejores formas de manejar algunos de estos circuitos, de hecho, son quizás con algunos métodos de red tensores o algunos tipos de métodos de computación aproximados que aprovechan los nodos de alto rendimiento “, dice Chow.
El rendimiento depende de los números de qubit o la escala, la velocidad y la tasa de calidad o error: precisión de la ejecución de circuitos cuánticos. Los usuarios pueden probar sistemas de 127 qubits gratis; IBM ofrece 10 minutos al mes de tiempo de ejecución de plataforma cuántica, con sistemas, documentación y recursos de aprendizaje.
IBM espera fomentar así las demostraciones científicas e incluso comerciales relacionadas con la velocidad, precisión o rentabilidad, sin mencionar el desarrollo del ecosistema en tren desde el servicio de función QISKIT específico del dominio a integraciones de tipo de middleware de terceros.