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En su Quantum Summit hoy, IBM anunci\u00f3 el desarrollo exitoso de su QPU (Quantum Processing Unit) ‘Osprey’, su objetivo de hoja de ruta de 433 qubits para 2022. La nueva QPU aumenta significativamente la cantidad de qubits en funcionamiento dentro de una sola QPU: la QPU ‘Eagle’ de la generaci\u00f3n anterior solo ten\u00eda 127 de ellos. <\/p>\n
El nuevo lanzamiento es otro paso seguro para la agresiva hoja de ruta de computaci\u00f3n cu\u00e1ntica de IBM, que tiene como objetivo ofrecer QPU con decenas de miles (quiz\u00e1s incluso cientos de miles) de qubits para 2030.<\/p>\n\n\u00abEl nuevo procesador ‘Osprey’ de 433 qubits nos acerca un paso m\u00e1s al punto en que las computadoras cu\u00e1nticas se utilizar\u00e1n para abordar problemas que antes no ten\u00edan soluci\u00f3n\u00bb, dijo el Dr. Dar\u00edo Gil, vicepresidente s\u00e9nior de IBM y director de investigaci\u00f3n. <\/p>\n
\u00abEstamos continuamente ampliando y mejorando nuestra tecnolog\u00eda cu\u00e1ntica en hardware, software e integraci\u00f3n cl\u00e1sica para enfrentar los mayores desaf\u00edos de nuestro tiempo, junto con nuestros socios y clientes en todo el mundo. Este trabajo resultar\u00e1 fundamental para la pr\u00f3xima era de supercomputaci\u00f3n centrada en cu\u00e1ntica .\u00bb<\/p>\n\n\n
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Debido al posicionamiento de Osprey dentro de la hoja de ruta de IBM, justo antes de que la empresa comience a explorar el escalado cu\u00e1ntico al interconectar m\u00faltiples QPU el pr\u00f3ximo a\u00f1o con Heron y su pags<\/em> Acoplamientos: el aumento en el recuento de qubits sin comprometer la calidad es excepcionalmente relevante. Pero quiz\u00e1s lo m\u00e1s impresionante es el hecho de que este salto en el conteo de qubits se dise\u00f1\u00f3 al mismo tiempo que IBM sent\u00f3 las bases para sus futuros productos modulares. <\/p>\nLa compa\u00f1\u00eda est\u00e1 mirando hacia 2023 para presentar sus QPU Heron escalables de 133 qubit, que aprovechar\u00e1n los acoplamientos p para interconectar varios chips Heron. La idea es que es m\u00e1s f\u00e1cil escalar qubits dentro de un paquete dado y vincular paquetes separados que crear una QPU monol\u00edtica. <\/p>\n
Trae desaf\u00edos con respecto a la distribuci\u00f3n de la carga de trabajo: hay varias formas de dividir un problema cu\u00e1ntico de mayor volumen para que se ajuste al chip (o chips) que tiene disponible para ejecutar los circuitos cu\u00e1nticos, y la forma en que esto se hace. impacta severamente el rendimiento. Pero el escalado de varios chips es una necesidad, y adoptar este enfoque signific\u00f3 redise\u00f1ar todo el subsistema de electr\u00f3nica de control, el puente entre la computaci\u00f3n cl\u00e1sica y la cu\u00e1ntica.<\/p>\n
Seg\u00fan el Dr. Oliver Dial, arquitecto jefe de hardware de IBM Quantum, se produjo una mejora significativa al cambiar el mecanismo de control de c\u00fabits dentro de los refrigeradores de diluci\u00f3n de la empresa, el hardware responsable de enfriar los c\u00fabits superconductores hasta casi el cero absoluto (\u2212273,15 \u00b0C). <\/p>\n
Antes de Osprey, IBM empleaba cables coaxiales para transmitir informaci\u00f3n de control de microondas hacia los qubits operativos. Ahora, los cables coaxiales han dado paso a cables de cinta flexibles (el mismo tipo que se usa donde hay componentes electr\u00f3nicos y bisagras, como en su computadora port\u00e1til). Estos cables planos en s\u00ed mismos ocupan mucho menos espacio y ofrecen un rendimiento mucho mayor que la soluci\u00f3n anterior, mientras que la implementaci\u00f3n cuesta menos tiempo y recursos. El Dr. Dial dice que permitieron que IBM aumentara la densidad de control en un 70% mientras reduc\u00eda los costos cinco veces.<\/p>\n\n\n
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Los cables planos flexibles han reemplazado a los coaxiales dentro del Sistema Quantum de IBM, ofreciendo conexiones un 70% m\u00e1s densas a una quinta parte de su costo anterior. <\/span>(Cr\u00e9dito de la imagen: IBM Quantum\/IBM)<\/span><\/figcaption><\/figure>\nOtro elemento importante de esta nueva generaci\u00f3n cu\u00e1ntica de IBM fue el aumento del rendimiento de FPGA (Field-Programmable Gate Array) dentro del subsistema de control. <\/p>\n
Si bien el futuro del control qubit de IBM pasa por los ASIC (Circuitos Integrados de Aplicaciones Espec\u00edficas) espec\u00edficos de cu\u00e1ntica, hasta ahora los FPGA han estado manejando la mayor parte del trabajo debido a su flexibilidad: IBM puede crear prototipos de diferentes esquemas de control dentro del dise\u00f1o programable del FPGA. Esto permite una r\u00e1pida experimentaci\u00f3n e iteraci\u00f3n hasta el momento en que la empresa tenga la confianza suficiente para seguir la ruta ASIC completa. El Dr. Dial dice que este cambio brindar\u00e1 otra mejora monumental en la eficiencia energ\u00e9tica al reducir la potencia requerida para controlar un solo qubit de alrededor de 100 W a solo 10 milivatios.<\/p>\n
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(Credito de imagen: IBM Cu\u00e1ntico\/IBM)<\/span><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n\n
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(Credito de imagen: IBM Cu\u00e1ntico\/IBM)<\/span><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\nCrucialmente, el Dr. Dial dice que los qubits superconductores en Osprey han mostrado tiempos de coherencia comparables a los mejores de la compa\u00f1\u00eda (a pesar del tremendo aumento en el conteo de qubits), lo que significa que el volumen cu\u00e1ntico puro (una estimaci\u00f3n del rendimiento de computaci\u00f3n cu\u00e1ntica que IBM y otros actores de la industria respaldan) es obligado a aumentar en l\u00ednea con los recuentos de qubit. <\/p>\n
Seg\u00fan IBM, el n\u00famero y la calidad de los qubits en Osprey son tales que un sistema cl\u00e1sico que intente describir el estado computacional de sus qubits requerir\u00eda m\u00e1s bits disponibles que \u00e1tomos hay en el universo. Parecer\u00eda que ya hemos entrado en la etapa de ventaja cu\u00e1ntica de la ecuaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n
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IBM Quantum System Two, la computadora cu\u00e1ntica halo de la compa\u00f1\u00eda que se espera que comience a operar en 2023, utilizar\u00e1 el enfoque modular de IBM para la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica. <\/span>(Cr\u00e9dito de la imagen: IBM Quantum\/IBM)<\/span><\/figcaption><\/figure>\nPor supuesto, los qubits pueden mejorar tanto en cantidad como en calidad, pero las soluciones de hardware cu\u00e1ntico puro tienen poco que ofrecer al usuario promedio. El Dr. Dial se apresur\u00f3 a se\u00f1alar que cualquiera, realmente cualquiera, ahora puede hacer girar la tecnolog\u00eda cu\u00e1ntica de IBM a trav\u00e9s de la oferta en la nube de la compa\u00f1\u00eda. <\/p>\n
La computaci\u00f3n cu\u00e1ntica requiere un gran esfuerzo de abstracci\u00f3n que permite que los especialistas no cu\u00e1nticos interact\u00faen con estos sistemas, e IBM tambi\u00e9n ha duplicado su software Quiskit Runtime para que sea m\u00e1s f\u00e1cil para los usuarios hacerlo: cambiar el tiempo de ejecuci\u00f3n por precisi\u00f3n es tan f\u00e1cil como cambiar un configuraci\u00f3n de software.<\/p>\n
A trav\u00e9s de las mejoras en sus controladores, el tiempo de ejecuci\u00f3n de Quiskit y las mejoras en los circuitos parametrizados a lo largo de 2022, IBM logr\u00f3 superar su puntaje de 1400 CLOPS hasta alrededor de 15 000 CLOPS, si las mejoras de rendimiento basadas en controladores de AMD en sus GPU le han valido el apodo de \u00abbuen vino\u00bb. Me pregunto qu\u00e9 met\u00e1fora ser\u00eda apropiada para este aumento de rendimiento de casi 11 veces.<\/p>\n
Las mejoras de hardware son una parte necesaria del desarrollo de cualquier nuevo sistema tecnol\u00f3gico; pero la otra mitad es en realidad poner ese hardware en uso. Con ese fin, IBM en su Quantum Summit tambi\u00e9n anunci\u00f3 su Desaf\u00edo 100×100, una iniciativa que tiene como objetivo poner una profundidad de operaci\u00f3n de puerta de 100 qubit x 100 en manos de los usuarios para 2024. Al aprovechar la arquitectura cu\u00e1ntica modular de pr\u00f3xima generaci\u00f3n de la compa\u00f1\u00eda, Heron, IBM tiene como objetivo desafiar a los usuarios con un \u00ab\u00bfqu\u00e9 encaja aqu\u00ed?\u00bb pregunta: \u00bfqu\u00e9 tipo de problema computacional cu\u00e1ntico se puede procesar dentro de estas restricciones?<\/p>\n
Por todo lo que sabemos sobre la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica, algo realmente especial podr\u00eda surgir de este desaf\u00edo: no se trata de si la humanidad ver\u00e1 ganancias significativas cuando comience a resolver problemas con la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica. Es simplemente una cuesti\u00f3n de c\u00f3mo y cu\u00e1ndo, y este desaf\u00edo brinda a IBM una forma segura de mantener esa conversaci\u00f3n en curso. Que es, al fin y al cabo, una de las preocupaciones de la compa\u00f1\u00eda para su Quantum Summit 2022.<\/p>\n
\u00abIBM Quantum Summit 2022 marca un momento crucial en la evoluci\u00f3n del sector de la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica global, a medida que avanzamos en nuestra hoja de ruta cu\u00e1ntica. A medida que continuamos aumentando la escala de los sistemas cu\u00e1nticos y simplificando su uso, continuaremos viendo adopci\u00f3n y crecimiento de la industria cu\u00e1ntica\u00bb, dijo Jay Gambetta, miembro de IBM y vicepresidente de IBM Quantum. \u00abNuestros avances definen la pr\u00f3xima ola en cu\u00e1ntica, a la que llamamos supercomputaci\u00f3n centrada en cu\u00e1ntica, donde la modularidad, la comunicaci\u00f3n y el middleware contribuir\u00e1n a mejorar la capacidad de computaci\u00f3n escalable y la integraci\u00f3n de flujos de trabajo cl\u00e1sicos y cu\u00e1nticos\u00bb.<\/p>\n
A ra\u00edz de esos comentarios y la tasa de desarrollo cu\u00e1ntico de IBM (y la ejecuci\u00f3n perfecta, seg\u00fan su hoja de ruta), parece que la apuesta de la compa\u00f1\u00eda por los qubits superconductores est\u00e1 dando sus frutos. Como ha demostrado IBM, a\u00fan queda mucho por hacer en la optimizaci\u00f3n de los sistemas cu\u00e1nticos de la empresa, adem\u00e1s del aumento de las densidades de qubits y los tiempos de coherencia que han permitido el salto del Eagle de 127 qubits al Osprey de 433 qubits. <\/p>\n
Osprey ahora ha tomado vuelo, pero IBM nunca ha dejado de mirar hacia el futuro de la tecnolog\u00eda cu\u00e1ntica, y eso contin\u00faa con el 2023, 1121 qubit Condor.<\/p>\n<\/div>\n
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