IBM Quantum Starling, que se entregará en 2029, se construirá en un nuevo Centro de Datos Cuánticos de IBM en Poughkeepsie, Nueva York , y se espera que realice 20.000 veces más operaciones que las computadoras cuánticas actuales.
- La hoja de ruta, los procesadores y la infraestructura de IBM Quantum describen un camino claro hacia IBM Quantum Starling, que se espera sea la primera computadora cuántica a gran escala y tolerante a fallas.
- Una investigación innovadora define elementos clave para una arquitectura eficiente y tolerante a fallos , trazando el primer camino viable hacia un sistema proyectado para ejecutar 20.000 veces más operaciones que las computadoras cuánticas actuales.
- Representar el estado computacional de IBM Starling requeriría la memoria de más de un quindecillón (10 48 ) de las supercomputadoras más poderosas del mundo.
YORKTOWN HEIGHTS, NY, 10 de junio de 2025/ PRNewswire / — IBM (NYSE: IBM ) reveló su camino para construir la primera computadora cuántica tolerante a fallas a gran escala del mundo, preparando el escenario para la computación cuántica práctica y escalable.
IBM Quantum Starling, que se entregará en 2029, se construirá en un nuevo Centro de Datos Cuánticos de IBM en Poughkeepsie, Nueva York , y se espera que realice 20.000 veces más operaciones que las computadoras cuánticas actuales. Representar el estado computacional de un IBM Starling requeriría la memoria de más de un quindecillón (10⁻¹⁴ ) de las supercomputadoras más potentes del mundo. Con Starling, los usuarios podrán explorar a fondo la complejidad de sus estados cuánticos, que superan las propiedades limitadas a las que pueden acceder las computadoras cuánticas actuales.
IBM, que ya opera una gran flota global de computadoras cuánticas, está lanzando una nueva hoja de ruta cuántica que describe sus planes para construir una computadora cuántica práctica y tolerante a fallas.
«IBM está trazando la próxima frontera en computación cuántica», afirmó Arvind Krishna , presidente y director ejecutivo de IBM. «Nuestra experiencia en matemáticas, física e ingeniería está allanando el camino para una computadora cuántica a gran escala y tolerante a fallos, que resolverá desafíos del mundo real y abrirá inmensas posibilidades para las empresas».
Una computadora cuántica a gran escala y tolerante a fallas con cientos o miles de qubits lógicos podría ejecutar cientos de millones a miles de millones de operaciones, lo que podría acelerar la eficiencia en tiempos y costos en campos como el desarrollo de fármacos, el descubrimiento de materiales, la química y la optimización.
Starling podrá acceder a la potencia computacional necesaria para estos problemas ejecutando 100 millones de operaciones cuánticas con 200 cúbits lógicos . Será la base de IBM Quantum Blue Jay, capaz de ejecutar mil millones de operaciones cuánticas con 2000 cúbits lógicos.
Un cúbit lógico es una unidad de una computadora cuántica con corrección de errores, encargada de almacenar información cuántica equivalente a un cúbit. Está formado por múltiples cúbits físicos que trabajan en conjunto para almacenar esta información y monitorizarse mutuamente para detectar errores.
Al igual que las computadoras clásicas, las computadoras cuánticas necesitan corrección de errores para ejecutar grandes cargas de trabajo sin fallos. Para ello, se utilizan clústeres de cúbits físicos para crear un número menor de cúbits lógicos con tasas de error más bajas que los cúbits físicos subyacentes. Las tasas de error de los cúbits lógicos se reducen exponencialmente con el tamaño del clúster, lo que les permite ejecutar un mayor número de operaciones.
Crear un número creciente de cúbits lógicos capaces de ejecutar circuitos cuánticos, con la menor cantidad posible de cúbits físicos, es crucial para la computación cuántica a escala. Hasta la fecha, no se ha publicado una ruta clara para construir un sistema tan tolerante a fallos sin una sobrecarga de ingeniería excesiva.
El camino hacia la tolerancia a fallos a gran escala
El éxito de la ejecución de una arquitectura eficiente y tolerante a fallos depende de la elección de su código de corrección de errores y de cómo se diseña y construye el sistema para permitir que este código escale.
Los códigos de corrección de errores, tanto alternativos como de referencia, presentan desafíos fundamentales de ingeniería. Para escalarlos, requerirían una cantidad inviable de cúbits físicos para crear suficientes cúbits lógicos para realizar operaciones complejas, lo que requiere cantidades imprácticas de infraestructura y electrónica de control. Esto hace improbable su implementación más allá de experimentos y dispositivos a pequeña escala.
Una computadora cuántica práctica, a gran escala y tolerante a fallos requiere una arquitectura que sea:
- Tolerante a fallos para suprimir suficientes errores para que los algoritmos útiles tengan éxito.
- Capaz de preparar y medir qubits lógicos a través del cálculo.
- Capaz de aplicar instrucciones universales a estos qubits lógicos.
- Capaz de decodificar mediciones de qubits lógicos en tiempo real y puede alterar instrucciones posteriores.
- Modular para escalar a cientos o miles de qubits lógicos para ejecutar algoritmos más complejos.
- Suficientemente eficiente para ejecutar algoritmos significativos con recursos físicos realistas, como energía e infraestructura.
Hoy, IBM presenta dos nuevos documentos técnicos que detallan cómo resolverá los criterios anteriores para construir una arquitectura tolerante a fallas a gran escala.
El primer artículo revela cómo dicho sistema procesará instrucciones y ejecutará operaciones eficazmente con códigos qLDPC. Este trabajo se basa en un enfoque innovador para la corrección de errores, publicado en la portada de Nature , que introdujo los códigos de comprobación de paridad cuántica de baja densidad (qLDPC). Este código reduce drásticamente la cantidad de cúbits físicos necesarios para la corrección de errores y disminuye la sobrecarga requerida en aproximadamente un 90 %, en comparación con otros códigos líderes. Además, describe los recursos necesarios para ejecutar de forma fiable programas cuánticos a gran escala y demostrar la eficiencia de dicha arquitectura frente a otras.
El segundo artículo describe cómo decodificar eficientemente la información de los qubits físicos y traza un camino para identificar y corregir errores en tiempo real con recursos informáticos convencionales.
De la hoja de ruta a la realidad
La nueva Hoja de Ruta Cuántica de IBM describe los hitos tecnológicos clave que demostrarán y ejecutarán los criterios de tolerancia a fallos. Cada nuevo procesador de la hoja de ruta aborda desafíos específicos para construir computadoras cuánticas modulares, escalables y con corrección de errores:
- IBM Quantum Loon , previsto para 2025 , está diseñado para probar componentes de arquitectura para el código qLDPC, incluidos los «acopladores C» que conectan qubits a distancias más largas dentro del mismo chip.
- IBM Quantum Kookaburra , previsto para 2026 , será el primer procesador modular de IBM diseñado para almacenar y procesar información codificada. Combinará memoria cuántica con operaciones lógicas, el componente básico para escalar sistemas con tolerancia a fallos más allá de un solo chip.
- IBM Quantum Cockatoo , previsto para 2027 , entrelazará dos módulos Kookaburra mediante acopladores en L. Esta arquitectura conectará chips cuánticos como nodos de un sistema mayor, evitando así la necesidad de construir chips de tamaño impráctico.
En conjunto, estos avances están siendo diseñados para culminar en Starling en 2029.
Para obtener más información sobre el camino de IBM para escalar la tolerancia a fallas, lea nuestro blog aquí y mire a nuestros científicos de IBM Quantum en este último video . IBM News. Traducido al español
Contacto