“Entender la naturaleza es imposible con un ordenador clásico”, resalta Juan Bernabé-Moreno, director de investigación de IBM. Desentrañar los misterios de la vida exige computación cuántica, que multiplica exponencialmente las capacidades del procesamiento binario gracias a la superposición (un electrón puede estar en múltiples estados al mismo tiempo) y el entrelazamiento (el estado de una partícula está intrínsecamente relacionado con el de otra sin importar la distancia que las separe). Pero disponer de un ordenador cuántico es complejo y caro; el que monta Ikerbasque (Fundación vasca para la Ciencia) en San Sebastián supondrá al Gobierno autonómico una inversión de 50,8 millones de euros. La solución es un complejo que permita el acceso a esta computación desde cualquier parte e IBM acaba de impulsar este martes la carrera europea por esta tecnología con la inauguración en Ehningen (Alemania) de su segundo centro de datos cuántico del mundo (el primero está en EE UU).
El complejo alberga dos procesadores Eagle de 127 cúbits cada uno (un cúbit es la unidad mínima de computación cuántica) a los que se sumará otro Heron, de 133 cúbits, menor tasa de errores, desarrollado para su interconexión y basado en una arquitectura conocida como “tunable coupler” (ajuste de la interacción entre dos elementos en un circuito). Si un superordenador actual puede hacer millones de operaciones con bites (la unidad mínima en computación clásica), uno cuántico puede ejecutar trillones. Los Heron tienen un rendimiento 16 veces mayor que los procesadores cuánticos anteriores y ofrece una velocidad hasta 25 superior, según las mediciones de la compañía.
“La capacidad de procesamiento por encima de los 100 cúbits es fundamental, ya que un potencial menor no aportaría una ventaja significativa frente a sistemas de computación convencionales”, explica Jay Gambetta, vicepresidente de IBM Quantum.
Pero el centro de Ehningen es mucho más. Además de los procesadores incluye infraestructura de enfriamiento (cualquier alteración de la temperatura, entre otros factores, destruye la coherencia cuántica de la superposición), sistemas de corrección de errores (el mayor desafío de esta computación) y redes que integren los procesamientos clásicos que se usan en todo el mundo con los nuevos.
Con estos elementos fundamentales nace el complejo alemán, que servirá de centro de la nube (cloud) europea al que podrán acceder investigadores, instituciones y entidades empresariales. También tendrán acceso a los sistemas instalados en España, EE UU, Japón, Canadá y Corea del Sur.
“Europa cuenta con algunos de los usuarios de ordenadores cuánticos más avanzados del mundo y el interés está creciendo a medida que nos acercamos a la era de los procesadores cuánticos a escala de servicio público”, defiende Gambetta, quien asegura que “la potencia de la computación cuántica permitirá resolver algunos de los problemas más desafiantes del mundo”.
“El IBM Quantum Data Center en Ehningen servirá para la innovación y el crecimiento empresarial y enriquece el panorama alemán de la computación cuántica”, ha afirmado Olaf Scholz, canciller de la República Federal de Alemania, durante la inauguración de las instalaciones este martes. Ana Paula de Assis, presidenta de IBM Europa, Oriente Medio y África, ha añadido que el complejo “es crucial para el desarrollo tecnológico de la región y subraya el papel clave de la colaboración con la industria, el mundo académico y los responsables políticos para un ecosistema cuántico paneuropeo”.
Las más de 250 organizaciones clientes de IBM Quantum Network ya utilizan esta tecnología en ciencia de los materiales, física de alta energía, transición energética, sostenibilidad, movilidad y aplicaciones financieras, industriales o médicas. Un ejemplo de estos usos es el acuerdo entre IBM y la biotecnológica Moderna, pionera en terapias y vacunas de ARN mensajero (ARNm), como la desarrollada contra la covid, para utilizar la computación cuántica y la inteligencia artificial en esta ciencia que ha salvado al mundo de la pandemia.
Otra de las organizaciones de la red cuántica es el Ikerbasque del Donostia International Physics Center (DIPC) y BasQ. Su director, Javier Aizpurua, explica: “Permitir a nuestros científicos e ingenieros abordar problemas exigentes en ciencias de los materiales, física de altas energías y biociencias a través de la computación cuántica y proporcionar acceso a la última generación serán claves para lograr avances disruptivos en todas esas disciplinas. Un uso combinado de la computación cuántica, la IA [inteligencia artificial] y la ciencia de datos, si se generaliza, dará lugar a un escenario de nuevas posibilidades no solo en la investigación fundamental, sino también en la innovación industrial”.
IBM utiliza programación (software) de código abierto (Qiskit) que facilita el acceso y su arquitectura es de computación cuántica en red, que reproduce el esquema convencional de la nube, con acceso a bases de datos distribuidas en todo el mundo. Los precios de uso actuales, según la página de IBM, van desde la oferta gratuita por 10 minutos al mes del Open Plan, a los 96 dólares el minuto por uso flexible esporádico o a los 48 dólares por minuto por la suscripción al programa Premium.
Con fundamentos similares también trabajan Microsoft, Intel, Amazon o Google, entre otras compañías. El equipo de investigadores de la última multinacional asegura haber alcanzado un avance significativo en la corrección de errores cuánticos, una tecnología vital para el desarrollo de la computación cuántica práctica. En un artículo publicado en ArXiv, los investigadores aseguran haber logrado tasas de fallos por debajo del umbral crítico necesario para una corrección efectiva de errores cuánticos. Este logro marca un paso crítico hacia la computación cuántica escalable y tolerante a fallos.
Como complemento a la iniciativa de IBM, la Comisión Europea ha agrupado en esta carrera a 17 países en la denominada Quantum Technologies Flagship, que incluye la integración de seis instalaciones cuánticas EuroHPC en supercomputadores ya existentes en la República Checa, Francia, Alemania, Italia, Polonia y España.
El Foro Económico Mundial cree que la tecnología empieza a estar madura. Nature recoge una investigación de IBM que demuestra que los computadores cuánticos con procesadores de más de 100 cúbits y técnicas eficaces de mitigación de errores pueden producir resultados precisos a una escala y con una exactitud que podrían llegar a superar los principales enfoques clásicos. Además, sostiene que el modelo de red elegido fomenta la colaboración e innovación.
«La computación cuántica abre nuevas posibilidades para la industria y la sociedad», afirma Hannah Venzl, coordinadora de la Red de Competencia Fraunhofer de Computación Cuántica. «Con mayor rapidez se podrían desarrollar fármacos y vacunas, mejorar los modelos climáticos, optimizar los sistemas de logística y transporte o hacer mejores simulaciones de nuevos materiales. Para que todo esto ocurra, para dar forma al rápido desarrollo de la computación cuántica, necesitamos crear experiencia en Europa».
También hay un trasfondo económico. Según un informe de M&M, el tamaño del mercado de computación cuántica se valorará en 1.300 millones de dólares en 2024 y llegará a los 5.300 millones en cinco años.