Microsoft y Atom Computing lanzarán una computadora cuántica comercial en 2025
La computación cuántica está llegando a ese punto. Después de años de desarrollo lento pero constante para crear una computadora cuántica útil que pueda superar a las máquinas clásicas, todavía estamos de lleno en la llamada “era cuántica ruidosa de escala intermedia”. Sin embargo, muchas de las piezas necesarias para construir máquinas más avanzadas (y estables) están empezando a encajar ahora.
En la conferencia Microsoft Ignite 2024, Microsoft y Atom Computing anunciaron el martes otro avance en el camino hacia una computación cuántica tolerante a fallas: las dos compañías entrelazaron 24 qubits lógicos utilizando átomos neutros sostenidos por láseres. Las dos compañías dicen que este es el mayor número de qubits lógicos entrelazados jamás registrado. (Se necesitan varios qubits físicos para crear el qubit lógico que luego puede usarse para ejecutar algoritmos cuánticos).
Lo que quizás sea igualmente importante es que el sistema fue capaz de detectar cuándo desapareció uno de los átomos neutros que componen un qubit físico (tienen la molesta tendencia a hacerlo) y corregirlo repetidamente.
Las dos empresas planean entregar ordenadores cuánticos basados en esta tecnología a clientes comerciales el próximo año. Esas máquinas contarán con más de 1.000 qubits físicos.
Utilizando este sistema, Microsoft y Atom Computing crearon 20 qubits lógicos a partir de 80 qubits físicos y ejecutaron con éxito el algoritmo Bernstein-Vazirani en ellos. Se trata de un algoritmo cuántico clásico diseñado en los años 1990 que es, en esencia, una demostración de los poderes de superposición (la capacidad del qubit de ser 0 y 1 simultáneamente) y de interferencia, que aplica transformaciones que hacen que diferentes partes de la superposición se interferir entre sí de manera útil. El desafío aquí es encontrar un código secreto que sea una secuencia de 0 y 1). Mientras que la computadora clásica tendría que probar todas las combinaciones posibles, la computadora cuántica puede hacerlo con una sola consulta porque puede probar todas las combinaciones a la vez.
“Hemos ejecutado ese algoritmo en este hardware hasta 20 qubits lógicos en ese cálculo y hemos demostrado que podemos obtener un rendimiento mejor que el físico allí. Resulta que también es mejor que el clásico para este algoritmo”, dijo Krysta Svore, miembro técnico y vicepresidente de desarrollo cuántico avanzado de Microsoft Azure Quantum. “Así que hemos demostrado la capacidad de calcular con estos qubits lógicos, y luego también hemos podido realizar correcciones de pérdidas repetidas con estos qubits”.
Svore señaló cómo la plataforma Azure Quantum Compute proporciona un sistema de virtualización de qubits que permite a los equipos diseñar una corrección de errores cuánticos optimizada para un procesador cuántico específico. Esto es también lo que impulsó los recientes avances de Microsoft con Quantinuum, que logró 12 qubits lógicos. Es este sistema de virtualización, combinado con los constantes avances en el trabajo de Atom Computing con átomos neutros, lo que ha permitido, en parte, estos avances recientes, dijo Svore.
Sin embargo, un factor que dificulta el trabajo con átomos neutros es que a veces estos átomos simplemente desaparecen. Esto se suma al problema habitual del ruido con el que tienen que lidiar todas las computadoras cuánticas. Darse cuenta de que uno de los átomos ha desaparecido es su propio desafío. Inmediatamente después de cargar el sistema con átomos, es posible tomar una imagen y verificar si todos los átomos están en su lugar. Luego, mientras el sistema funciona, es posible detectar la luminiscencia para comprobar si un átomo está en el lugar correcto.
“Cuando se pierde un átomo, queremos saber qué sucedió y luego también queremos poder corregir esa pérdida”, dijo Svore. “Queremos poder superar esa pérdida sin detener el cálculo. Es un elemento clave de lo que aportamos al sistema de virtualización de qubits. Hemos diseñado el sistema de virtualización para tener en cuenta este mecanismo de pérdida que aparece en este tipo de hardware, de modo que podamos combatir esa pérdida en nuestro sistema de virtualización de qubit encontrando y luego corrigiendo esa pérdida”.
Esta, dijo, es la primera vez que se demuestra esta corrección de pérdidas.
De cara al futuro, las dos compañías planean admitir más de 1.000 qubits físicos en la máquina que ofrecerán comercialmente el próximo año (el sistema actual en realidad ya admite hasta 256). Hay cierta flexibilidad en cuanto a cuántos qubits lógicos significa eso.
“Estamos entusiasmados de continuar nuestra colaboración con Microsoft, que ya ha dado lugar a hitos importantes en la computación cuántica”, dijo Ben Bloom, fundador y director ejecutivo de Atom Computing. “Al acoplar nuestros qubits de átomo neutro de última generación con el sistema de virtualización de qubits de Microsoft, ahora podemos ofrecer qubits lógicos confiables en una máquina cuántica comercial. Este sistema permitirá un rápido progreso en múltiples campos, incluida la química y la ciencia de materiales”.