Prepárate para las Unidades de Procesador Cuántico Personalizadas

Cada vez que una empresa quiere desarrollarse en la vanguardia de la tecnología, requiere un montón de desarrollo desde cero. En el ámbito de la computación cuántica, esto sigue siendo cierto; las empresas que quieren operar en esta área de tecnología tienen que construir prácticamente todo desde el principio. Pero hoy, la industria ha dado un paso importante hacia la aceleración del desarrollo de dispositivos cuánticos.

El 28 de marzo de 2022, la empresa holandesa QuantWare anunció que los clientes interesados pueden comprar unidades de procesamiento cuántico personalizadas de 25 qubits (QPU), a las que han llamado Contralto. Esto se produce tras el anuncio de julio de 2021 de un procesador de 5 qubits listo para usar. La empresa afirma que un dispositivo Contralto personalizado puede ser fabricado, empaquetado y entregado a los clientes en solo 30 días. Es un paso adelante convincente para una industria naciente que tiene el potencial de resolver algunos de los problemas computacionales más difíciles.

Aunque el anuncio es convincente, al igual que la idea de los dispositivos cuánticos en general, anuncios como este deben evaluarse frente al estado actual de la tecnología cuántica en general. Todavía hay grandes desafíos por resolver más allá de colocar qubits en un dado de semiconductor, pero la industria está siguiendo la tendencia familiar vista con las computadoras clásicas que finalmente lleva a la estandarización y comercialización.

La Unidad de Procesamiento Cuántico de 25 qubits de QuantWare

La nueva oferta de producto Contralto de QuantWare viene en un empaque estándar que sería necesario para interfaz con las computadoras cuánticas de hoy. Esto incluye un arreglo de conectores coaxiales colocados en la parte superior del paquete para enviar señales de RF hacia/desde el sistema. Cuando decimos "empaque estándar", no nos referimos a componentes BGAs o SOIC; el nuevo procesador se parece al paquete mostrado a continuación.

El hecho de que este producto venga en un paquete plano atractivo no significa que simplemente puedas colocarlo en una placa de circuito. Hay algunos desafíos que deben superarse primero:

• Todavía tienes que saber cómo diseñar tu circuito cuántico con qubits. Esto no es la lógica secuencial/combinacional típica utilizada en procesadores estándar.
• Estos dispositivos funcionan a temperaturas criogénicas, por lo que tu sistema necesitará una unidad de criorefrigeración para mantener partes del sistema a la temperatura adecuada.
• El sistema de control y lectura necesario para sondear los estados de los qubits no está incluido. En este momento, ninguno de estos es hardware de venta libre, todo es construido a medida.

Todavía no estamos en el punto de comprar chips para smartphones cuánticos, pero esto representa un desarrollo importante para la industria, y muestra cómo los procesadores cuánticos pueden seguir una tendencia de desarrollo y comercialización similar a la de los procesadores clásicos.

Esto plantea la pregunta, ¿qué se puede hacer con 25 qubits? ¿Es esto una gran cantidad de poder de cómputo? Francamente, no es una gran cantidad de poder de cómputo comparado con las granjas de servidores o supercomputadoras de hoy en día. Sin embargo, el acceso a esa cantidad de poder de qubit en un paquete pequeño hace que estos chips sean herramientas importantes de I+D que ayudan a los desarrolladores a construir hacia aplicaciones mucho más realistas.

Dolores de Crecimiento Cuánticos

Por cualquier cuenta, el futuro todavía se ve brillante para la computación cuántica, tanto en términos de crecimiento del mercado, desarrollo tecnológico, como en la amplitud de aplicaciones para estas tecnologías. Las estimaciones actuales del tamaño del mercado varían de $830 millones a $5 mil millones para 2024. Wall Street también está entrando en el juego de la computación cuántica; algunas de las startups de computación cuántica más conocidas fueron llevadas a la bolsa a través de fusiones con SPAC de mil millones de dólares en 2021.

Para todos los éxitos de los últimos años, que van desde el radar cuántico entrelazado hasta sentar las bases para un internet cuántico, todavía hay escépticos que creen que la tecnología está sobrevalorada. El mismo día del anuncio de QuantWare, el MIT publicó un artículo de opinión titulado “La computación cuántica tiene un problema de exageración”, escrito por el conocido físico Sankar Das Sarma, director del Centro de Teoría de la Materia Condensada de la Universidad de Maryland (College Park). El artículo del Dr. Sarma intenta devolvernos a la realidad de la tecnología cuántica actual destacando los desafíos para escalar algo como el procesador de QuantWare a miles de millones de qubits. En particular, escribe:

Aunque estoy bastante de acuerdo con el comentario citado del Dr. Sarma, me opondría a la idea de que la tecnología cuántica es todo bombo y poca sustancia simplemente porque la escalabilidad es difícil con la arquitectura actual de los procesadores cuánticos. Imagina si tuviéramos esa actitud en los años 50 cuando se estaban desarrollando los circuitos integrados monolíticos en Fairchild, o nuevamente en 2002, cuando el CTO de Intel, Pat Gelsinger (ahora CEO), señaló que escalar la arquitectura de la CPU en ese momento produciría más calor que un reactor nuclear. Obviamente, hay desafíos de escalabilidad, y no creo que sea justo extrapolar una visión inviable de los futuros ordenadores cuánticos basándose en los desafíos de escalabilidad que existen hoy.

Ya sea que pienses que la tecnología está sobrevalorada o que creas que cambiará el mundo, la industria está avanzando con el desarrollo cuántico a una velocidad impresionante. Hasta ahora, el mercado está salpicado con unos pocos grandes nombres y una multitud de startups innovadoras. Algunas de las herramientas de desarrollo y esfuerzos de la industria que apoyan los sistemas de información cuántica incluyen:

• Lenguajes de programación cuántica como Q#, QISKit y Pytket
• Desarrollo de pilas de aplicaciones cuánticas completas
• Estandarización del rendimiento, la terminología y la evolución por parte de IEEE, ISO, IEC y otros organismos de normas
• Acceso a tiempo de computación cuántica en la nube para el desarrollo de aplicaciones

Como podemos ver en la lista anterior, ¡todo lo que falta es el hardware! Otras compañías están apuntando a contar con una cantidad mucho mayor de qubits para sus procesadores. Por ejemplo, se espera que el procesador Osprey de 433 qubits de IBM salga al mercado este año, y su procesador Condor de 1,121 qubits se espera para 2023. El santo grial de un millón de qubits de la computación cuántica se prevé que ocupe tanto espacio como un centro de datos, según la startup de computación cuántica PsiQuantum.

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