IBM inaugura su primer centro de datos cu¨¢nticos en Europa para desentra?ar los misterios de la naturaleza

¡°Entender la naturaleza es imposible con un ordenador cl¨¢sico¡±, resalta Juan Bernab¨¦-Moreno, director de investigaci¨®n de IBM. Desentra?ar los misterios de la vida exige computaci¨®n cu¨¢ntica, que multiplica exponencialmente las capacidades del procesamiento binario gracias a la superposici¨®n (un electr¨®n puede estar en m¨²ltiples estados al mismo tiempo) y el entrelazamiento (el estado de una part¨ªcula est¨¢ intr¨ªnsecamente relacionado con el de otra sin importar la distancia que las separe). Pero disponer de un ordenador cu¨¢ntico es complejo y caro; el que monta Ikerbasque (Fundaci¨®n vasca para la Ciencia) en San Sebasti¨¢n supondr¨¢ al Gobierno auton¨®mico una inversi¨®n de 50,8 millones de euros. La soluci¨®n es un complejo que permita el acceso a esta computaci¨®n desde cualquier parte e IBM acaba de impulsar este martes la carrera europea por esta tecnolog¨ªa con la inauguraci¨®n en Ehningen (Alemania) de su segundo centro de datos cu¨¢ntico del mundo (el primero est¨¢ en EE UU).

El complejo alberga dos procesadores Eagle de 127 c¨²bits cada uno (un c¨²bit es la unidad m¨ªnima de computaci¨®n cu¨¢ntica) a los que se sumar¨¢ otro Heron, de 133 c¨²bits, menor tasa de errores, desarrollado para su interconexi¨®n y basado en una arquitectura conocida como ¡°tunable coupler¡± (ajuste de la interacci¨®n entre dos elementos en un circuito). Si un superordenador actual puede hacer millones de operaciones con bites (la unidad m¨ªnima en computaci¨®n cl¨¢sica), uno cu¨¢ntico puede ejecutar trillones. Los Heron tienen un rendimiento 16 veces mayor que los procesadores cu¨¢nticos anteriores y ofrece una velocidad hasta 25 superior, seg¨²n las mediciones de la compa?¨ªa.

¡°La capacidad de procesamiento por encima de los 100 c¨²bits es fundamental, ya que un potencial menor no aportar¨ªa una ventaja significativa frente a sistemas de computaci¨®n convencionales¡±, explica Jay Gambetta, vicepresidente de IBM Quantum.

Pero el centro de Ehningen es mucho m¨¢s. Adem¨¢s de los procesadores incluye infraestructura de enfriamiento (cualquier alteraci¨®n de la temperatura, entre otros factores, destruye la coherencia cu¨¢ntica de la superposici¨®n), sistemas de correcci¨®n de errores (el mayor desaf¨ªo de esta computaci¨®n) y redes que integren los procesamientos cl¨¢sicos que se usan en todo el mundo con los nuevos.

Con estos elementos fundamentales nace el complejo alem¨¢n, que servir¨¢ de centro de la nube (cloud) europea al que podr¨¢n acceder investigadores, instituciones y entidades empresariales. Tambi¨¦n tendr¨¢n acceso a los sistemas instalados en Espa?a, EE UU, Jap¨®n, Canad¨¢ y Corea del Sur.

¡°Europa cuenta con algunos de los usuarios de ordenadores cu¨¢nticos m¨¢s avanzados del mundo y el inter¨¦s est¨¢ creciendo a medida que nos acercamos a la era de los procesadores cu¨¢nticos a escala de servicio p¨²blico¡±, defiende Gambetta, quien asegura que ¡°la potencia de la computaci¨®n cu¨¢ntica permitir¨¢ resolver algunos de los problemas m¨¢s desafiantes del mundo¡±.

¡°El IBM Quantum Data Center en Ehningen servir¨¢ para la innovaci¨®n y el crecimiento empresarial y enriquece el panorama alem¨¢n de la computaci¨®n cu¨¢ntica¡±, ha afirmado Olaf Scholz, canciller de la Rep¨²blica Federal de Alemania, durante la inauguraci¨®n de las instalaciones este martes. Ana Paula de Assis, presidenta de IBM Europa, Oriente Medio y ?frica, ha a?adido que el complejo ¡°es crucial para el desarrollo tecnol¨®gico de la regi¨®n y subraya el papel clave de la colaboraci¨®n con la industria, el mundo acad¨¦mico y los responsables pol¨ªticos para un ecosistema cu¨¢ntico paneuropeo¡±.

Las m¨¢s de 250 organizaciones clientes de IBM Quantum Network ya utilizan esta tecnolog¨ªa en ciencia de los materiales, f¨ªsica de alta energ¨ªa, transici¨®n energ¨¦tica, sostenibilidad, movilidad y aplicaciones financieras, industriales o m¨¦dicas. Un ejemplo de estos usos es el acuerdo entre IBM y la biotecnol¨®gica Moderna, pionera en terapias y vacunas de ARN mensajero (ARNm), como la desarrollada contra la covid, para utilizar la computaci¨®n cu¨¢ntica y la inteligencia artificial en esta ciencia que ha salvado al mundo de la pandemia.

Otra de las organizaciones de la red cu¨¢ntica es el Ikerbasque del Donostia International Physics Center (DIPC) y BasQ. Su director, Javier Aizpurua, explica: ¡°Permitir a nuestros cient¨ªficos e ingenieros abordar problemas exigentes en ciencias de los materiales, f¨ªsica de altas energ¨ªas y biociencias a trav¨¦s de la computaci¨®n cu¨¢ntica y proporcionar acceso a la ¨²ltima generaci¨®n ser¨¢n claves para lograr avances disruptivos en todas esas disciplinas. Un uso combinado de la computaci¨®n cu¨¢ntica, la IA [inteligencia artificial] y la ciencia de datos, si se generaliza, dar¨¢ lugar a un escenario de nuevas posibilidades no solo en la investigaci¨®n fundamental, sino tambi¨¦n en la innovaci¨®n industrial¡±.

IBM utiliza programaci¨®n (software) de c¨®digo abierto (Qiskit) que facilita el acceso y su arquitectura es de computaci¨®n cu¨¢ntica en red, que reproduce el esquema convencional de la nube, con acceso a bases de datos distribuidas en todo el mundo. Los precios de uso actuales, seg¨²n la p¨¢gina de IBM, van desde la oferta gratuita por 10 minutos al mes del Open Plan, a los 96 d¨®lares el minuto por uso flexible espor¨¢dico o a los 48 d¨®lares por minuto por la suscripci¨®n al programa Premium.

Con fundamentos similares tambi¨¦n trabajan Microsoft, Intel, Amazon o Google, entre otras compa?¨ªas. El equipo de investigadores de la ¨²ltima multinacional asegura haber alcanzado un avance significativo en la correcci¨®n de errores cu¨¢nticos, una tecnolog¨ªa vital para el desarrollo de la computaci¨®n cu¨¢ntica pr¨¢ctica. En un art¨ªculo publicado en ArXiv, los investigadores aseguran haber logrado tasas de fallos por debajo del umbral cr¨ªtico necesario para una correcci¨®n efectiva de errores cu¨¢nticos. Este logro marca un paso cr¨ªtico hacia la computaci¨®n cu¨¢ntica escalable y tolerante a fallos.

Como complemento a la iniciativa de IBM, la Comisi¨®n Europea ha agrupado en esta carrera a 17 pa¨ªses en la denominada Quantum Technologies Flagship, que incluye la integraci¨®n de seis instalaciones cu¨¢nticas EuroHPC en supercomputadores ya existentes en la Rep¨²blica Checa, Francia, Alemania, Italia, Polonia y Espa?a.

El Foro Econ¨®mico Mundial cree que la tecnolog¨ªa empieza a estar madura. Nature recoge una investigaci¨®n de IBM que demuestra que los computadores cu¨¢nticos con procesadores de m¨¢s de 100 c¨²bits y t¨¦cnicas eficaces de mitigaci¨®n de errores pueden producir resultados precisos a una escala y con una exactitud que podr¨ªan llegar a superar los principales enfoques cl¨¢sicos. Adem¨¢s, sostiene que el modelo de red elegido fomenta la colaboraci¨®n e innovaci¨®n.

?La computaci¨®n cu¨¢ntica abre nuevas posibilidades para la industria y la sociedad?, afirma Hannah Venzl, coordinadora de la Red de Competencia Fraunhofer de Computaci¨®n Cu¨¢ntica. ?Con mayor rapidez se podr¨ªan desarrollar f¨¢rmacos y vacunas, mejorar los modelos clim¨¢ticos, optimizar los sistemas de log¨ªstica y transporte o hacer mejores simulaciones de nuevos materiales. Para que todo esto ocurra, para dar forma al r¨¢pido desarrollo de la computaci¨®n cu¨¢ntica, necesitamos crear experiencia en Europa?.

Tambi¨¦n hay un trasfondo econ¨®mico. Seg¨²n un informe de M&M, el tama?o del mercado de computaci¨®n cu¨¢ntica se valorar¨¢ en 1.300 millones de d¨®lares en 2024 y llegar¨¢ a los 5.300 millones en cinco a?os.