IBM superará en 2027 la barrera de los 1.000 qubits con el chip cuántico Nighthawk r3

IBM ha anunciado su chip cuántico más potente hasta la fecha, Quantum Nighthawk r3, diseñado para ejecutar de manera precisa 10.000 operaciones cuánticas en 520 qubits, para abordar problemas complejos de computación con mayor velocidad y calidad que la generación actual de chips Nighthawk. La compañía, además, tiene previsto conectar en 2027 dos procesadores Nighthawk r3 en un solo sistema con más de 1.000 qubits.

En cuanto a IBM Quantum nighthawk r2, presentado en septiembre pasado, ofrece hasta 100.000 muestras por segundo y permite hacer cálculos precisos con más de 7.500 operaciones cuánticas en 120 qubits.

Su tecnología de reinicio de qubits de alta velocidad reduce notablemente el tiempo entre ejecuciones de circuitos, lo que permite que las aplicaciones recojan millones o miles de millones de muestras para cálculos complejos con mayor eficiencia.

Con el rendimiento demostrado por Nighthawk r2 como punto de partida, Nighthawk r3 ampliará la arquitectura de alta velocidad a ordenadores cuánticos más grandes. Este nuevo procesador de IBM está diseñado, como hemos mencionado, para soportar 10.000 operaciones cuánticas en 520 qubits programables, con un total de 2.034 qubits físicos.

Conserva la conectividad y rapidez de las operaciones del r2, además de incorporar 10 interconexiones entre chips, a las que la compañía denomina acopladores L, y que están diseñadas para conectar procesadores en sistemas más grandes.

IBM ya ha mostrado dos tecnología base que le permiten emplear este enfoque modular con estos chips. A principios de este año, la compañía ha conectado procesadores Nighthawk r1 con cuatro acopladores L, con lo que consiguió una fidelidad en la transferencia de estados cuánticos del 99,3%. Con esto muestra un avance hacia su objetivo del 99,9%.

La compañía ha conectado también dos módulos criogénicos en un solo sistema por primera vez, lo que le ha permitido conseguir la temperatura de funcionamiento de los sistemas en menos de cinco días, enfriándolos además por debajo de 15 milikelvin.

El avance de los ordenadores cuánticos requiere un avance continuo en su funcionamiento, junto con actividad de computación clásica para gestionar errores. Las cargas de trabajo relevantes pedirán capas de corrección de errores cuánticos y técnicas de mitigación de fallos, además de aprendizaje de ruido y posprocesado.

A medida que las cargas de trabajo cuánticas crezcan, necesitarán más recursos clásicos, y todavía estamos en la etapa en la que es necesario averiguar cómo escalar mejor la integración entre estos recursos y lo cuántico.

Para ello, la plataforma IBM Quantum suma la computación clásica y la computación cuántica de alto rendimiento en un solo entorno gestionado. Así, los usuarios pueden integrar flujos de trabajo cuánticos con distintos recursos de computación clásica, y pueden hacerlo tanto desde un portátil como desde un superordenador. También pueden integrarlos con recursos de computación de alto rendimiento y clásicos disponibles ya en la plataforma.

La mejora en las capacidades de IBM a nivel cuántico también mejorará la corrección de errores cuánticos. Así, la plataforma IBM Quantum ofrece capacidades a nivel de pulso para que los investigadores cuenten con un control preciso de cómo detectar, comprender y corregir mejor errores dentro de las arquitecturas cuánticas y clásicas.

Con esto tienen más facilidades para mejorar la sincronización de operaciones, restablecer los qubits con más rapidez y aumentar la cantidad de información que extraen de las mediciones cuánticas. Todo esto lleva a una mejor corrección de errores en los niveles más básicos.

Jay Gambetta, Director de IBM Research e IBM Fellow, apunta que «computación cuántica útil depende de que los resultados se puedan obtener con precisión y rapidez; ambas son fundamentales. Nighthawk ya nos está mostrando cómo es eso hoy en día. A medida que ampliemos esta arquitectura a ordenadores cuánticos más grandes y potentes, las capacidades de la computación cuántica alcanzarán nuevos niveles a medida que nos integremos más estrechamente con los recursos clásicos y avancemos hacia la tolerancia a fallos».