IBM, Amazon y Microsoft corren para traer el acceso global a la computación cuántica

Los servicios de computación cuántica podrían ayudar a las empresas sin presupuestos de miles de millones de dólares a diseñar superbaterías, crear productos químicos complejos y comprender el universo.

https://youtu.be/YpYuBEzfRlM

En el embriagador mundo de la computación cuántica, hay una carrera en marcha. En todo el mundo, los gigantes de la tecnología están construyendo sus propias máquinas y acelerando para ponerlas a disposición del mundo como un servicio de computación en la nube. En la competencia: IBM, Google, Microsoft, Intel, Amazon, IonQ, Quantum Circuits, Rigetti Computing y la más reciente en desvelar sus planes de computación cuántica, Honeywell.

Todos están compitiendo para mostrar su naciente habilidad para abordar una nueva clase de problemas computacionales complejos.

Si un jugador se adelanta, podría sacar provecho de una revolución informática de la misma manera que IBM lo hizo con las computadoras personales y Apple con los teléfonos inteligentes. Los ordenadores cuánticos no desplazarán a las máquinas convencionales, pero podrían ofrecer avances imposibles de lograr para los ordenadores clásicos, como el desarrollo de nuevos materiales, la reducción del tráfico en las ciudades o la fabricación de una flota de camiones que entreguen los paquetes de forma más eficiente.

La firma de analistas Tractica espera que el gasto en computación cuántica aumente de 260 millones de dólares en 2020 a 9.100 millones de dólares a finales de la década.

Entonces, ¿quién está a la cabeza? "Depende de la semana o del mes", dijo Dan Garrison, un arquitecto de tecnología en la práctica cuántica de la firma consultora Accenture. Dice que los jugadores de la nube cuántica están todos juntos.

Las compañías de computación cuántica se han embarcado en un viaje de varios años para aumentar el conteo de qubits, los elementos fundamentales del procesamiento de datos cuánticos, y para disminuir las tasas de error que hoy en día limitan la sofisticación de la computación cuántica. Mientras que los ordenadores convencionales almacenan datos en forma de bits que pueden ser un cero o un 1, los qubits pueden almacenar un estado mucho más complejo que combina tanto el cero como el uno. Ese diseño en principio permite a los ordenadores cuánticos explorar muchas más soluciones a un posible problema de computación a la vez.

Pero los ordenadores cuánticos son desalentadoramente caros y difíciles de construir y ejecutar. Incluso los grandes esfuerzos han construido sólo unas pocas máquinas después de años de trabajo, y son ejecutadas por muchos investigadores altamente especializados. Al menos en el futuro previsible, es probable que los aproveches con un servicio de computación en nube.

Algunos investigadores y empresas se están iniciando hoy, con 225.000 personas probando su mano en la programación de computadoras cuánticas en el servicio de nube de IBM Quantum Experience. Y más de 100 empresas están pagando por su servicio premium de IBM Q, que da acceso a los expertos de la empresa, así como a su hardware.

"Tenemos una flota de 15 de estas computadoras en la nube", dijo Jamie García, líder de aplicaciones cuánticas de IBM. Todas están actualmente en Nueva York, pero Alemania y Japón recibirán una cada uno después de que IBM firmara acuerdos con los gobiernos de esos países. Big Blue ha estado mostrando una réplica a escala real de su IBM Q System One, un ordenador cuántico de 53 qubits, para ayudar a convencer al mundo de que la tecnología es real.

La réplica de IBM es una brillante construcción de cables dorados y placas electrónicas de cobre colgadas dentro de una cúpula de vidrio como una especie de candelabro de alta tecnología. Muestra los cerebros del hardware de computación cuántica de IBM, una pantalla respaldada por un mini centro de datos bañado en luz azul futurista.

Google no tiene un servicio de nube todavía, pero planea añadir uno. Mencionó sus planes en 2019, cuando el gigante de la tecnología afirmó haber logrado la "supremacía cuántica", un momento en el que una computadora cuántica resolvió un problema imposible para las máquinas convencionales.

Amazon planea ofrecer la computación cuántica a través del mayor servicio de nubes del planeta, Amazon Web Services (AWS). Amazon Braket, que ya está disponible en una versión preliminar, permitirá a los investigadores y desarrolladores experimentar con ordenadores cuánticos de D-Wave, IonQ y Rigetti. Amazon también está explorando los ordenadores cuánticos producidos en masa a través de su nuevo Centro de Computación Cuántica.

También en 2019, Microsoft anunció su servicio de nube Cuántica Azul, con planes de ofrecer computadoras cuánticas de los socios Honeywell, IonQ y QCI en vista previa privada en los próximos meses. Azure es hoy el segundo en computación en nube después de AWS. Microsoft también planea construir su propio hardware de computación cuántica.

Rigetti, una startup de computación cuántica, lanzó sus Servicios de Nube Cuántica en 2018.

Los desarrollos "facilitarán que más compañías empiecen a incursionar en la computación cuántica", dijo Garrison de Accenture. "No vamos a despertar una mañana y vivir en un nuevo y valiente mundo de la informática cuántica".

Aunque los beneficios de la computación cuántica son en su mayoría teóricos hoy en día, Google espera poder ofrecer un servicio a aquellos que necesitan números verdaderamente aleatorios - una parte clave de la encriptación para mantener los mensajes y las transacciones seguras.

A medida que las computadoras y los algoritmos maduran y la experiencia se extiende, los defensores de la computación cuántica están ansiosos por abordar los desafíos que están más allá del alcance de las máquinas clásicas.

"Estamos usando el quantum para resolver partes realmente importantes de los problemas en torno a la química, la ciencia de los materiales, los servicios financieros", dijo García de IBM.

Las simulaciones de química cuántica son particularmente interesantes, ya que la simulación de estructuras atómicas a escala cuántica es imposible aparte de las moléculas simples, y mejores herramientas podrían proporcionar beneficios en el mundo real como fertilizantes más baratos, mejores baterías de coches eléctricos y paneles solares más potentes.

Entre otros ejemplos:

- Delta Airlines está utilizando el IBM Q para tratar de reprogramar más rápidamente los vuelos después de interrupciones masivas como huracanes y ventiscas.

- El CERN, hogar del acelerador de partículas más poderoso del mundo, está usando la computación cuántica para entender el universo.

- Daimler quiere crear baterías de coche de mayor capacidad que sean más baratas y reduzcan el impacto ambiental.

- JPMorgan Chase quiere mejorar las estrategias de comercio de acciones y el análisis de riesgos financieros.

- OTI Lumionics está usando el Azure Quantum de Microsoft con la esperanza de que pueda acelerar la búsqueda de nuevos materiales para hacer pantallas OLED usadas en dispositivos como televisores, teléfonos y tabletas.

- La nueva empresa británica Cambridge Quantum Computing está tratando de avanzar en la criptografía para la seguridad de los dispositivos.

- Google e IBM ven prometedora la mejora de la inteligencia artificial, también, por ejemplo en el diagnóstico de enfermedades y la detección de fraudes.

La computación cuántica, sin embargo, no puede acelerar todos los problemas informáticos.

"No va a reemplazar a las computadoras clásicas", dijo Garrison de Accenture. "En cambio, se va a utilizar para resolver problemas muy específicos".

Otro enorme obstáculo para el uso de los ordenadores cuánticos es simplemente que la gente no sabe cómo. Por eso parte de la carrera de la nube cuántica implica herramientas para crear y ejecutar software cuántico, incluyendo el Qiskit de IBM, el Quantum Development Kit de Microsoft y la herramienta Cirq de Google.

Enseñar a la próxima generación de informáticos en computación cuántica es crucial, por lo que IBM ofrece tutoriales en YouTube y un libro de texto de código abierto ya en uso en las universidades, y Qiskit está diseñado para acomodar lenguajes de programación que los desarrolladores ya conocen, como Python, dijo García.

Las computadoras cuánticas de hoy en día son típicamente enormes y torpes. Los cables cuidadosamente tendidos y relucientes parecen de alta tecnología, pero en realidad son enormes objetos construidos a mano en contraste con los chips miniaturizados producidos en masa que alimentan las computadoras clásicas. Las máquinas de IBM y Google deben ser enfriadas a una fracción de grado sobre el cero absoluto, más frío que el espacio interestelar. Eso es para evitar que la energía del mundo exterior perturbe los qubits supersensibles y estropee sus cálculos.

Un banco de computadoras y otros equipos personalizados controlan la computadora cuántica, enviando instrucciones y leyendo los resultados con pulsos de microondas cuidadosamente construidos a través de los cables de bucle de la lámpara.

La prioridad de IBM es duplicar cada año su "volumen cuántico", una medida que combina el recuento de qubits con otros factores como el tiempo que pueden ser utilizados antes de que las tasas de error ensucien un cálculo. La mayoría de las otras compañías no han adoptado el volumen cuántico como una medida de rendimiento, pero la que lo ha hecho, Honeywell, prometió a principios de marzo aumentar su volumen cuántico por un factor de 10 cada año, saltando por encima de IBM.

"Esto aumenta mi calendario cuántico unos cinco años", dijo Patrick Moorhead, un analista de Moor Insights and Strategy, sobre la promesa de Honeywell. "Tal vez más".

Con los gigantes de la tecnología y los desarrolladores subiendo al ring, ese calendario está destinado a seguir avanzando. Y mientras IBM, Amazon, Google, Microsoft y otros compiten para hacer que las capacidades que tienen sean accesibles a más y más organizaciones a través de la nube, esos beneficios de la computación cuántica se acercarán más al uso diario.