IBM y Cisco construirán una red de ordenadores cuánticos a gran escala y tolerante a fallos

IBM y Cisco han llegado a un acuerdo de colaboración en el marco de la computación cuántica distribuida en red, que verá la luz a principios de la próxima década. Gracias al acuerdo, y combinando la experiencia de IBM en la construcción de ordenadores cuánticos con las innovaciones de Cisco en redes cuánticas, ambas empresas explorarán la construcción de una red de ordenadores cuánticos y tolerantes a fallos a gran escala.

Además, tanto Cisco como IBM colaborarán para intentar solucionar los retos fundamentales que plantea la computación cuántica en Internet. En cinco años, ambas partes quieren mostrar la primera prueba de concepto de la red mencionada, que combinará ordenadores cuánticos individuales a gran escala y tolerantes a fallos, lo que hará que trabajen de manera conjunta para realizar cálculos con decenas o cientos de miles de qubits.

Esta red permitiría resolver problemas con, en potencia, miles de millones de puertas cuánticas, las operaciones de entrelazado fundamentales y necesarias para aplicaciones cuánticas transformadoras. Entre estas aplicaciones están los problemas de optimización masiva y el diseño de materiales y medicamentos complejos.

Por otro lado, IBM y Cisco quieren explorar el desarrollo de hardware y software cuánticos que puedan conectar físicamente entre sí muchos ordenadores cuánticos a gran escala y tolerantes a fallos, con el objetivo de componer una red de computación cuántica distribuida. Para ello quieren hacer una demostración de prueba de concepto a finales de 2030.

De cara a este objetivo, planean entrelazar qubits de varios ordenadores cuánticos independientes situados en distintos puntos criogénicos. Para conseguirlo tendrán que idear antes nuevas conexiones, como transductores ópticos de microondas, así como un stack de software de apoyo.

La visión de Cisco para un centro de datos cuánticos se basa en una arquitectura que podría hacer realidad la computación cuántica distribuida en un futuro cercano. Esta visión incluye un stack completo de hardware y software con objetivo de preservar los estados cuánticos (muy frágiles), distribuir los recursos de entrelazado, facilitar la teletransportación entre ordenadores cuánticos y sincronizar operaciones con una precisión inferior al nanosegundo.

Para superar la conexión entre dos ordenadores cuánticos separados, aunque estén cercanos, IBM y Cisco tienen previsto explorar cómo transmitir qubits a distancias más largas, como entre edificios o centros de datos. Para ello las dos empresas trabajarán en el uso de tecnologías de fotones ópticos y transductores ópticos de microondas. También estudiarán cómo incorporarlos a una red cuántica para transmitir información cuando sea necesario.

Por otra parte, tendrán en cuenta que conectar varios ordenadores cuánticos hará necesario contar con una interfaz adecuada. IBM tiene previsto construir una unidad de red cuántica (QNU) que sirva como interfaz para una unidad de proceso cuántico (QPU). Todo para convertir la información cuántica estacionaria de la QPU en información cuántica volante a través de la QNU para conectarla después, a través de una red, a varios ordenadores cuánticos.

La futura red cuántica de Cisco tendrá como objetivo distribuir los entrelazados a pares arbitrarios de estas QNUs bajo demanda, para impulsar la transferencia de información cuántica necesaria para un algoritmo o aplicación cuántica concretos. Para conseguirlo, la compañía está desarrollando un marco de protocolo de software de alta velocidad que puede reconfigurar de manera continua y dinámica las rutas de red. Así, los entrelazados podrán distribuirse a las QNUs cuando hayan terminado sus cálculos parciales.

Las dos empresas tiene previsto investigar de manera conjunta cómo un puente de red, con hardware novedoso y software open source, podría emplear los nodos de la red cuántica de Cisco para conectar multitud de QPUs en distintos centros de datos.

Esto permitiría ampliar una red cuántica más grande a distancias todavía mayores, con el fin de sentar las bases de una Internet de computación cuántica futura. Los ordenadores cuánticos de IBM que estén conectados mediante esta arquitectura podrían facilitar cargas de trabajo que necesitan mucha potencia de computación.

La creación de una red de computación cuántica distribuida y escalable llevará hacia un espacio computacional exponencialmente grande. Además, permitirá la expansión de distintas tecnologías, lo que podría dar lugar a una futura Internet basada en computación cuántica a finales de la próxima década.

Una Internet de computación cuántica ofrece un futuro en el que muchas tecnologías cuánticas distribuidas, como los ordenadores cuánticos, los sensores cuánticos y las comunicaciones cuánticas, estarán conectadas y compartirán información a distancia.

Esta visión podría facilitar nuevas posibilidades, como comunicaciones ultra seguras o la monitorización precisa del clima, el tiempo y la actividad sísmica. IBM y Cisco también planean financiar de manera conjunta proyectos de investigación académica y colaborativos para promover un ecosistema cuántico más amplio.