Probablemente usted nunca utilice hardware cuántico, pero existe una alta probabilidad de que se beneficie de una investigación que no podría haberse completado sin él. Los unos y los ceros de las computadoras convencionales nunca podrían lograr el tipo de procesamiento que la computación cuántica es capaz de realizar.
Las posibilidades son ilimitadas, pero hay un obstáculo importante: si la gente no tiene realmente acceso a las computadoras cuánticas, la tecnología es poco más que un intrigante proyecto científico. Si los científicos informáticos, los investigadores académicos y otros no tienen acceso al hardware, el campo nunca dará el siguiente paso adelante.
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La respuesta de IBM a este problema es una plataforma en la nube llamada IBM Q. Desde que se lanzó el programa en mayo de 2016, ha brindado a los usuarios una forma de utilizar la computación cuántica sin tener acceso directo a una computadora cuántica.
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Puede que el hardware en sí no sea abundante, pero gracias a IBMQ, es omnipresente.
Construcción cuántica
Conocí a Bob Sutor, vicepresidente de estrategia y ecosistema de IBM Q, en una sala de exposiciones repleta de gente en la conferencia IBM Think en abril. Estábamos a centímetros de un criostato, parte de la compleja arquitectura que hace posible la computación cuántica.
“El dispositivo cuántico real, los qubits, viven en [un criostato]. Esto se mantiene muy cerca del cero absoluto. 0,015 grados Kelvin. Eso está un poquito por encima del cero absoluto, donde nada se mueve”.
"El dispositivo cuántico real, los qubits, vive aquí", me dijo Sutor, señalando un pequeño compartimento en la base de la estructura. “Esto se mantiene muy cerca del cero absoluto. 0,015 grados Kelvin. Eso está un poquito por encima del cero absoluto, donde nada se mueve”.
La refrigeración es un factor común entre muchos de los proyectos de computación cuántica de la última década. Las bajas temperaturas facilitan el mantenimiento de un entorno donde puedan producirse enredos. Es uno de los mayores desafíos que enfrentan los científicos e ingenieros que trabajan en este campo: ¿cómo podemos hacer que el área circundante sea lo suficientemente fría para que el hardware funcione según lo previsto?
Mientras que la sección más fría del criostato casi alcanza el cero absoluto, la parte superior de la estructura está a cuatro grados Kelvin, relativamente cálidos. Cada sección se enfría progresivamente de arriba a abajo, un proceso que aparentemente lleva un total de 36 horas. Sutor se refiere a él como un “alambique glorificado”, en referencia a la forma en que se utiliza el helio para llevar a cabo un proceso de destilación que elimina el calor.
Hardware ficticio
Mientras Sutor me habla sobre este hardware complejo, reconoce que este ejemplo en particular no se utiliza en realidad para ejecutar cálculos como parte de la plataforma IBM Q.
Me dice que los qubits son falsos: “¿por qué poner uno de nuestros chips de última generación en algo que simplemente deambula?” - y que el criostato en sí es un poco más “robusto” que el McCoy real, para garantizar que no se desmorone durante su prensado. recorrido.
“¿Por qué poner uno de nuestros chips de última generación en algo que simplemente deambula?”
Hemos estado cubriendo la computación cuántica para Digital Trends durante años, y aún así fue fascinante ver el hardware "en persona", incluso si en realidad era solo una réplica. Pero el hecho de que IBM sienta la necesidad de cargar con una representación física de sus esfuerzos cuánticos dice mucho sobre el estado actual de esta tecnología.
Durante años, la computación cuántica fue poco más que un "¿y si?" que fascinó a los científicos informáticos. Entonces fue un experimento. Ahora ocupa una extraña tierra de nadie y ofrece utilidad directa a los investigadores incluso antes que la promesa de una computadora cuántica universal a gran escala se ha cumplido. Dicho esto, sigue siendo una tecnología relativamente especializada, aunque IBM está haciendo todo lo posible para hacerla accesible.
El campo de la computación cuántica está evolucionando a un ritmo notable, pero todavía queda un largo camino por recorrer antes de que alcance su potencial. Parte del desafío es el gran alcance de hacer realidad estas ideas.
El concepto en sí requirió una cantidad significativa de conocimientos básicos de física experimental solo para despegar. Ese trabajo necesitaba ser respaldado por proezas de ingeniería; por ejemplo, los cables enrollados que ves en las imágenes que ilustran esto. El artículo se implementó para evitar que el hardware se rompiera en pedazos a medida que bajan las temperaturas y el metal contratos. Actualmente, existe la difícil tarea de desarrollar un ecosistema en torno a esta tecnología.
Fue necesaria una empresa con el peso de IBM para convertir algo que fácilmente podría haber terminado como un proyecto científico en tecnología viable y práctica. Pero ahora que una gran cantidad de trabajo fundamental ya se ha completado, hay un claro enfoque en cómo hacer que este hardware sea accesible, junto con esfuerzos para seguir realizando mejoras incrementales.
Trabajando desde casa
"Hace un par de años, este era un proyecto de física", dijo Jerry Chow, gerente del grupo de computación cuántica experimental de IBM, hablando con Digital Trends en la conferencia Think. “Era algo para lo que había que estar en un laboratorio. Ponerlo en la web fue el primer paso”.
“Hace [unos] años, este era un proyecto de física. Era algo para lo que necesitabas estar en un laboratorio. Ponerlo en la web fue el primer paso.
Señala que parte de la intención del acceso remoto ofrecido a través de la plataforma IBM Q era ocultar parte de la física subyacente. Los usuarios no necesitan necesariamente saber qué contribuye el proceso de refrigeración ni cómo funciona el procesador superconductor. No poder comprender completamente la ingeniería de la computadora cuántica no es una barrera de entrada.
Esto puede parecer obvio, dado que la mayoría de nosotros usamos dispositivos como teléfonos inteligentes y portátiles a diario sin tener conocimiento práctico de lo que hay debajo del capó. La diferencia es que el hardware cuántico operativo es increíblemente raro en comparación.
La falta de financiación o de experiencia técnica podría impedir que investigadores brillantes y estudiantes destacados utilicen una computadora cuántica para realizar trabajos importantes. Pero IBM Q garantiza que incluso si estas personas tienen un camino hacia el hardware que necesitan.
Aquí no estamos hablando de mero potencial futuro. Chow me dice que 75.000 usuarios han realizado más de 2,5 millones de experimentos en la plataforma IBM Q, y como resultado se han publicado unos 60 artículos de investigación. “Hay un papel de japon sobre entrelazar 16 qubits y cómo hacerlo realmente”, dice Sutor. "Es la primera vez que alguien lo hace en este tipo de máquina".
Cuando la idea de las computadoras cuánticas llegó por primera vez a la corriente principal, una de las preguntas más comunes que hizo la gente fue cuándo podrían esperar que un sistema de este tipo reemplazara su PC. Los expertos respondieron que por el momento no está claro si este tipo de hardware ofrecería ventajas tangibles sobre los ordenadores clásicos.
Por lo tanto, no deberíamos esperar ver una computadora cuántica en cada oficina doméstica, pero ahora parece que, a corto plazo, tampoco deberíamos esperar ver una en cada laboratorio de informática. En nuestra era interconectada, se deduce que una tecnología de vanguardia no se implementaría en masa hasta que se solucionen todos los problemas.
La naturaleza de la plataforma IBM Q significa que las lecciones aprendidas pueden convertirse en mejoras para todos muy rápidamente.
“El modelo de consumo cuántico a corto plazo es este tipo de acceso a la nube”, señala Chow. Por el momento, parece que acceder al hardware cuántico de forma remota es el enfoque más eficaz.
IBM está poniendo su hardware en manos de personas que pueden encontrar usos prácticos en este momento, y eso seguramente dará forma al futuro. evolución continua de la computación cuántica.
Al mismo tiempo, la naturaleza de la plataforma IBM Q significa que las lecciones aprendidas se pueden convertir en mejoras que beneficien a toda la base de usuarios muy rápidamente.
¿Qué obtiene IBM al poner su hardware a disposición de usuarios que de otro modo no podrían trabajar con una computadora cuántica? Bueno, todo el aprendizaje obtenido mediante el uso de hardware cuántico se habría distribuido en numerosos laboratorios. Pero gracias a IBM Q, ahora todo se está retroalimentando a su propio proyecto. No espere que el progreso se desacelere en el corto plazo.
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