Las gigantes tecnológicas esperan que el ordenador cuántico utilizable llegue esta década

Según los detalles compartidos por IBM, Google, Amazon, Microsoft y otros, las empresas tecnológicas de Estados Unidos están compitiendo para escalar los sistemas de ordenadores cuánticos desde prototipos de laboratorio hasta máquinas industriales.

Los avances en el diseño de chips y la corrección de errores han reducido las brechas técnicas, acercando una meta a largo plazo de una década para algunos, mientras que otros advierten que el camino será mucho más largo.

El anuncio de IBM en junio presentó un diseño a escala completa que completa los detalles de ingeniería faltantes de los planes anteriores. Jay Gambetta, quien dirige el programa cuántico de la empresa, dijo que ahora tienen un «camino claro» hacia una máquina que pueda superar a las computadoras clásicas en tareas como la simulación de materiales y el modelado de IA antes de 2030.

El equipo de investigación cuántica de Google, dirigido por Julian Kelly, eliminó una de sus mayores barreras técnicas el año pasado y dice que también lo entregará antes de que termine la década, con Kelly calificando todos los problemas restantes como «superables».

Las empresas buscan resolver los desafíos de escalabilidad

Oskar Painter, jefe de hardware cuántico de Amazon, advirtió que incluso con importantes hitos físicos detrás de ellos, la fase industrial podría tardar de 15 a 30 años. El salto de menos de 200 qubits —las unidades básicas cuánticas— a más de un millón es necesario para un rendimiento significativo.

La escalabilidad se ve obstaculizada por la inestabilidad de los qubits, lo que limita su estado útil a fracciones de segundo. El chip Condor de IBM, con 433 qubits, mostró interferencia entre componentes, un problema que el CEO de Rigetti Computing, Subodh Kulkarni, describió como «un problema de física desagradable». IBM dice que esperaba el problema y ahora está utilizando un acoplador diferente para reducir la interferencia.

Los sistemas iniciales dependían de qubits sintonizados individualmente para mejorar el rendimiento, pero eso no es viable a gran escala. Las empresas están desarrollando ahora componentes más confiables y métodos de fabricación más baratos.

Google tiene un objetivo de reducción de costos de reducir los precios de las piezas diez veces para construir un sistema a escala completa por 1.000 millones de dólares. La corrección de errores, que consiste en duplicar datos entre qubits para que la pérdida de uno no corrompa los resultados, se considera un requisito para la escalabilidad.

Google es la única que ha mostrado un chip donde la corrección de errores mejora a medida que crecen los sistemas. Kelly dijo que saltarse este paso llevaría a «una máquina muy costosa que produce ruido».

Diseños competitivos y apoyo gubernamental

IBM apuesta por un método diferente de corrección de errores llamado código de paridad de baja densidad, del que afirma que necesita un 90 % menos de qubits que el enfoque de código de superficie de Google. El código de superficie conecta cada qubit en una cuadrícula con sus vecinos, pero requiere más de un millón de qubits para un trabajo útil.

El método de IBM requiere conexiones de larga distancia entre qubits, que son difíciles de diseñar. IBM dice que ahora ha logrado esto, pero analistas como Mark Horvath de Gartner dicen que el diseño aún solo existe en teoría y debe ser probado en la fabricación.

Quedan otros obstáculos técnicos: simplificar el cableado, conectar múltiples chips en módulos y construir refrigeradores criogénicos más grandes para mantener los sistemas cerca del cero absoluto.

Los qubits superconductores, utilizados por IBM y Google, muestran un gran progreso, pero son difíciles de controlar. Alternativas como iones atrapados, átomos neutros y fotones son más estables, pero más lentas y más difíciles de conectar en sistemas grandes.

Sebastian Weidt, CEO de Universal Quantum con sede en el Reino Unido, dice que las decisiones de financiación gubernamental probablemente reduzcan el campo a unos pocos contendientes. Darpa, la agencia de investigación del Pentágono, ha lanzado una revisión para identificar el camino más rápido hacia un sistema práctico.

Amazon y Microsoft están experimentando con nuevos diseños de qubits, incluidos estados exóticos de la materia, mientras que los jugadores establecidos siguen refinando tecnologías más antiguas. «Solo porque sea difícil, no significa que no se pueda hacer», dijo Horvath , resumiendo la determinación de la industria por alcanzar la marca de un millón de qubits.