Estoy en una habitación con un posible futuro para la informática. La computadora en sí misma es completamente inamovible, pareciendo un tanque de metal suspendido del techo. Lo que hace una impresión es el ruido, un ping metálico regular que domina la habitación. Es el sonido de un sistema de refrigeración diseñado para llevar el hardware al borde del cero absoluto. Y el hardware que se está enfriando no es un chip estándar; es la visión de IBM sobre la computación cuántica.

En 2016, IBM hizo mucho ruido cuando invitó al público a probar una iteración temprana [VIDEO] de su computadora cuántica, hospedando solo cinco qubits, demasiado pocos qubits para hacer cálculos serios, pero más que suficientes para que las personas obtuvieran algo de real.

experiencia mundial con programación en la nueva tecnología. En medio de un progreso rápido, IBM instaló más tanques en su sala de informática cuántica y agregó nuevos procesadores cuando estaban listos. A medida que la compañía aumentó el número de qubits a 20, anunció optimistamente que el hardware de 50 qubits estaba en camino [VIDEO] .

Durante nuestra reciente visita al Centro de Investigación Thomas Watson de IBM, los investigadores de la compañía fueron mucho más circunspectos, teniendo claro que no hacían promesas y que el hardware de 50 qubits es solo un peldaño hacia el futuro de la informática cuántica. Pero argumentaron que IBM estaba bien posicionada para ser parte de ese futuro, en parte debido al ecosistema que la compañía está construyendo en torno a estos primeros esfuerzos.

Bloques de construcción a las fichas

Para sus qubits, IBM usa cables superconductores conectados a un resonador, todos construidos sobre una oblea de silicio. El cable y la oblea permiten a la empresa aprovechar su experiencia en la construcción de circuitos, pero en este caso, el cable es una mezcla de niobio y aluminio, lo que le permite superconducir a temperaturas extremadamente bajas. Jerry Chow, que nos mostró la sala de pruebas de hardware [VIDEO], dice que la compañía todavía está experimentando con los detalles de cómo mejorar sus qubits, probando diferentes formulaciones y geometrías individualmente o en pares.

El resonador es sensible a las frecuencias de microondas, lo que permite configurar o leer cada qubit individual mediante un pulso de microondas. Cada chip contiene elementos ópticos que toman la entrada de microondas externa y la dirigen a los qubits individuales. Las microondas no tienen nada de particular, por lo que la entrada se crea con una óptica estándar. El único desafío es obtener la entrada al chip, en el fondo de su tanque refrigerado con helio líquido.

El hardware [VIDEO] para hacerlo no solo tiene que resistir las temperaturas extremadamente frías, sino que también se mantiene caliente a temperatura ambiente. (Aunque, una vez que se haya enfriado, el hardware puede funcionar indefinidamente sin reemplazo).

La computación cuántica se basa en el enredo entre estos qubits. Chow le dijo a Ars que, para enredar dos de estos qubits, puedes confiar en el hecho de que tienen frecuencias de resonancia ligeramente diferentes. Si dirige a cada miembro de un par de qubit utilizando la frecuencia de resonancia de su compañero, entonces es posible enredarlos. Las colecciones de pares pueden enredarse en sistemas enmarañados de orden superior. Los qubits permanecen coherentes durante 100 microsegundos a la vez, pero el enredo de un par de qubits se puede hacer en aproximadamente 10 nanosegundos. Chow dijo que enredar un chip actualmente toma unos pocos microsegundos, lo que permite el tiempo suficiente para preparar todo el sistema y realizar cálculos.

Si todo es sencillo, ¿por qué no hemos visto el chip de 50 qubits?

El problema es que los qubits son extremadamente sensibles al ruido ambiental. Esto puede ser ruido desde fuera del dispositivo (aunque el tanque de metal ayuda a proteger el chip de una gran cantidad de eso). Pero también puede venir desde adentro: el sistema de enfriamiento, el cableado de microondas y los componentes del chip en sí pueden interactuar con los qubits. Y cualquier tipo de interacción es desastroso para los cálculos.

Eso significa cambiar cualquier cosa sobre la arquitectura del chip, incluso si se agrega un solo qubit, tiene el potencial de cambiar la frecuencia y el tipo de errores cuando el chip está realizando cálculos. IBM hace un modelado extensivo para tratar de limitar este problema antes de que se haga un chip, pero, hasta cierto punto, es un proceso empírico e iterativo: use un chip y vea qué sucede. "Construir más qubits nos ayudará a identificar las fuentes de ruido y diafonía", dijo Chow.

Eso fue repetido por Sarah Sheldon, una de los científicos que trabajan en los sistemas de microondas que controlan y leen los qubits. "Tenemos buenas herramientas para caracterizar componentes individuales, pero no tenemos medios eficientes para caracterizar dispositivos completos", dijo Sheldon. "A medida que un sistema crece, enfrentamos situaciones en las que el control de un qubit puede causar errores en otros lugares". Más tarde, agregó: "Nos estamos acercando al límite en el que no se puede simular estos dispositivos de forma clásica, ¿cómo se puede saber si está funcionando correctamente?" #medio ambiente #comunicación