TECNOLOGÍA. IBM lanza el primer chip cuántico de 1.000 qubits

IBM lanza el primer chip cuántico de 1.000 qubits

 

Uno de los últimos procesadores cuánticos de IBM ha mejorado la fiabilidad de sus qubits. Fuente: Ryan Lavine para IBM

La compañía anuncia su último chip enorme, pero ahora se centrará en desarrollar chips más pequeños con un nuevo enfoque de "corrección de errores".

04 diciembre 2023.- IBM ha presentado la primera computadora cuántica con más de 1.000 qubits, el equivalente a los bits digitales de una computadora común y corriente. Pero la compañía dice que ahora cambiará de rumbo y se concentrará en hacer que sus máquinas sean más resistentes a errores en lugar de más grandes.

Durante años, IBM ha estado siguiendo una hoja de ruta de computación cuántica que aproximadamente duplicó la cantidad de qubits cada año. El chip presentado el 4 de diciembre, llamado Condor, tiene 1.121 qubits superconductores dispuestos en forma de panal. Es la continuación de sus otras máquinas récord con nombres de pájaros, incluido un chip de 127 qubit en 2021 y uno de 433 qubit el año pasado.

Las computadoras cuánticas prometen realizar ciertos cálculos que están fuera del alcance de las computadoras clásicas. Lo harán explotando fenómenos exclusivamente cuánticos como el entrelazamiento y la superposición, que permiten que existan múltiples qubits en múltiples estados colectivos a la vez.

Pero estos estados cuánticos también son notoriamente volubles y propensos a errores. Los físicos han tratado de solucionar este problema convenciendo a varios qubits físicos (cada uno codificado en un circuito superconductor, digamos, o en un ion individual) para que trabajen juntos para representar un qubit de información, o "qubit lógico".

Como parte de su nueva táctica, la compañía también presentó un chip llamado Heron que tiene 133 qubits, pero con una tasa de error récord, tres veces menor que la de su procesador cuántico anterior.

En general, los investigadores han dicho que las técnicas de corrección de errores de última generación requerirán más de 1.000 qubits físicos por cada qubit lógico. Una máquina que pueda realizar cálculos útiles necesitaría entonces tener millones de qubits físicos.

Pero en los últimos meses, los físicos se han entusiasmado con un esquema alternativo de corrección de errores llamado verificación cuántica de paridad de baja densidad (qLDPC). Promete reducir ese número en un factor de 10 o más, según una preimpresión de investigadores de IBM 1 . La compañía dice que ahora se centrará en construir chips diseñados para contener unos pocos qubits corregidos con qLDPC en sólo unos 400 qubits físicos, y luego conectar esos chips en red.

La preimpresión de IBM es un “excelente trabajo teórico”, afirma Mikhail Lukin, físico de la Universidad de Harvard en Cambridge, Massachusetts. "Dicho esto, implementar este enfoque con qubits superconductores parece ser extremadamente desafiante y probablemente pasarán años antes de que se pueda intentar siquiera un experimento de prueba de concepto en esta plataforma", dice Lukin. Lukin y sus colaboradores llevaron a cabo un estudio similar sobre la posibilidad de implementar qLDPC utilizando átomos individuales en lugar de bucles superconductores 2 .

El problema es que la técnica qLDPC requiere que cada qubit esté conectado directamente a al menos otros seis. En los chips superconductores típicos, cada qubit está conectado sólo a dos o tres vecinos. Pero Oliver Dial, físico de materia condensada y director de tecnología de IBM Quantum, en el Centro de Investigación Thomas J. Watson de IBM en Yorktown Heights, Nueva York, dice que la compañía tiene un plan: agregará una capa al diseño de su chips cuánticos, para permitir las conexiones adicionales requeridas por el esquema qLDPC.

Una nueva hoja de ruta de IBM sobre su investigación cuántica presentada hoy prevé que alcance cálculos útiles, como la simulación del funcionamiento de moléculas catalizadoras, para finales de la década. "Siempre ha sido el sueño y siempre ha sido un sueño lejano", dice Dial. “En realidad, para mí es enorme que se haya acercado lo suficiente como para que podamos ver el camino desde donde nos encontramos hoy”.

Referencia

1. 1. Bravyi, S. et al. Preprint at arXiv https://doi.org/10.48550/arXiv.2308.07915 (2023).

2. 2. Xu, Q. et al. Preprint at arXiv https://doi.org/10.48550/arXiv.2308.08648(2023).