IBM anuncia el primer superordenador cuántico a gran escala y sin fallos para 2029

«IBM está trazando la próxima frontera de la computación cuántica», ha señalado Arvind Krishna, presidente y CEO de la compañía. Un ordenador cuántico con esta capacidad, con cientos o miles de cúbits lógicos, podría ejecutar cientos de millones o incluso miles de millones de operaciones, lo que aceleraría el ahorro de tiempo y costes en campos como el desarrollo de fármacos, el descubrimiento de materiales, la química y la optimización.

Que los ordenadores cuánticos sean capaces de corregir errores es un desafío de la ingeniería que ha traído de cabeza a la industria. Si Starling es capaz de lograrlo, obtendría una importante ventaja frente a sus competidores, como Google o Amazon Web Services.

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La corrección de errores es tan complicada en los ordenadores cuánticos porque, mientras que las máquinas clásicas codifican la información en forma de bits (unos y ceros), las cuánticas utilizan cúbits, que pueden representar superposiciones de ambos valores a la vez. El error se produce cuando la máquina opera en un cúbit concreto pero, accidentalmente, altera el cúbit que está a su lado. Estos errores se acumulan con el tiempo y, sin corrección, los resultados no son válidos.

En vez de trabajar con un solo cúbit físico, los algoritmos de corrección de errores deben codificar un conjunto de cúbits, lo que se conoce como como cúbit lógico. Pero hasta ahora, esos algoritmos sólo han funcionado a pequeña escala y de forma experimental. La arquitectura presentada por IBM en dos artículos en el repositorio de publicaciones científicas arXiv promete resolver el problema. El primero presenta sus códigos qLDPC, que reducen drásticamente el número de cúbits físicos necesarios para la corrección de errores. El segundo describe cómo decodificar eficientemente la información de los cúbits y traza el camino para identificar y corregir errores en tiempo real con recursos informáticos convencionales.

«Escalar el número de cúbits hace que las operaciones sean cada vez más complejas y se produzcan más errores, por lo que IBM ha desarrollado una estructura modular, varias subestructuras de cúbits más pequeñas que se conectan entre sí. De esa forma, los errores se mitigan, no se 'desparraman'. La distribución controlada de los cúbits es más eficiente y se puede llegar a la 'full tolerant' (operaciones sin errores), lo que sería un gran avance», explica Javier Aizpurua, director científico de Basque Quantum, quien conoció el proyecto la semana pasada en Londres en una reunión a puerta cerrada con IBM.

El objetivo de esta tecnológica es realizar tareas imposibles para las máquinas actuales. Para ello, Starling contará con 200 cúbits lógicos, que se construirán con los chips de la compañía. Teóricamente, el ordenador será capaz de llevar a cabo 100 millones de operaciones lógicas consecutivas con precisión, mientras los actuales solo pueden realizar unas miles.

Para conseguir su objetivo, IBM ha establecido una hoja de ruta con los principales hitos tecnológicos necesarios, procesadores más pequeños que abordarán desafíos específicos. Así, Loon, previsto para este año, está diseñado para probar componentes del código qLDPC. En 2026 llegará Kookaburra, más avanzado. Y en 2027 llega Cockatoo, que conectará chips cuánticos como nodos de un sistema mayor.

Aizpurua cree que la apuesta de IBM es sólida. «El Basque Quantum contará en otoño con el ordenador System 2 de IBM, con un salto cuantitativo de 156 cúbits, por lo que estamos muy al tanto de sus desarrollos. Desde el punto de vista técnico, IBM ha demostrado que cumple su itinerario tecnológico, superando las prestaciones de sus chips cuánticos», dice.

Juan José García-Ripoll, físico teórico del Instituto de Física Fundamental (IFF-CSIC), es menos entusiasta: «La hoja de ruta de IBM no deja de ser una propuesta teórica, una declaración de intenciones. Los códigos de corrección de errores, como los que usa Google, tienen dos décadas de antigüedad. El salto a su implementación no es trivial. No solo hay que demostrar que funciona, sino hacerlo escalable». Con todo, no está claro si Starling podrá resolver problemas prácticos. Según explican desde la revista del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), algunos expertos creen que se necesitan mil millones de operaciones lógicas con corrección de errores para ejecutar cualquier algoritmo útil. Algo que no está claro que Starling pueda alcanzar. 

Pero IBM no se detendrá ahí. Después de Starling, planea construir Blue Jay, que contendrá 2.000 cúbits lógicos y, esta vez sí, se espera que sea capaz de realizar las ansiadas mil millones de operaciones.