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Lista de tareas pendientes para 2023: mantenerse al día con la computación cuántica 101

Lista de tareas pendientes para 2023 mantenerse al dia con
Imagen: sakkmesterke, Getty Images/iStockphoto

Si «descifrar la computación cuántica» todavía está en sus archivos futuros, es hora de actualizar su línea de tiempo. Según un experto, la fase de adopción temprana de la industria está llegando a su fin y ahora es el momento de acelerar el ritmo.

Denise Ruffner, vicepresidenta de desarrollo comercial de IonQ, dijo que la computación cuántica avanza mucho más rápido de lo que muchos creen.

«Cuando comencé a trabajar hace cinco años, todos decían que faltaban entre cinco y diez años para la computación cuántica, y desde entonces he escuchado lo mismo todos los años», dijo. «Pero el volumen cuántico de 4 millones aún no estaba allí, y no se puede decir que faltan 10 años».

IonQ anunció en octubre de 2023 que su sistema informático cuántico de próxima generación tiene 32 qubits y un volumen cuántico esperado de más de 4 millones. El volumen cuántico es una medida de la potencia total de una máquina cuántica.

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Christopher Savoie, CEO de Zapata Computing, dijo que la computación cuántica se acerca rápidamente a un punto de inflexión en el que comenzará a crear valor real para las empresas que la computación tradicional no puede.

«IBM, Google, Honeywell, Rigetti, IonQ y otros están creando dispositivos cuánticos cada vez más potentes», dijo. «A corto plazo, estos dispositivos son ruidosos y propensos a errores, pero el software adecuado puede corregir estos errores y desbloquear aplicaciones».

Ruffner se unió recientemente a IonQ y anteriormente trabajó en Cambridge Quantum Computing e IBM. Ella recuerda un evento de IBM para nuevas empresas de computación cuántica en 2023. Dijo que era difícil encontrar 10 empresas en ese momento, pero ahora hay más de 650 empresas jóvenes trabajando en el campo, dijo.

«Es un llamado a la acción para que todas estas empresas e individuos aprendan sobre cuántica», dijo. «Las empresas necesitan conocer sus planes y deben actuar ahora».

Esto es lo que necesita saber para dominar los fundamentos de la computación cuántica y cómo puede afectar la estrategia y las operaciones comerciales.

Fundamentos de computación cuántica

Así como la computación cuántica abre un conjunto completamente nuevo de oportunidades comerciales, el campo tiene su propio lenguaje y formas de operar. Muchos cursos en línea sobre computación cuántica recomiendan una familiaridad básica con el álgebra lineal. Como lo describe Microsoft en su documentación cuántica, «El álgebra lineal es el lenguaje de la computación cuántica.» Los investigadores y desarrolladores usan el álgebra lineal para describir los estados de los cúbits y las operaciones cuánticas, y para predecir cómo responderá una computadora cuántica a un conjunto de instrucciones.

También es útil conocer la mecánica cuántica, la rama de la física que describe el comportamiento de partículas muy pequeñas.

Finalmente, la computación cuántica tiene su propio vocabulario. Aquí hay una breve lista de algunos términos que debe conocer:

qubit: Estos son los 1 y 0 de la computación cuántica. Fabricar y administrar estos objetos es uno de los elementos más desafiantes de la computación cuántica. Algunas empresas utilizan circuitos superconductores enfriados a temperaturas extremadamente bajas. Otros atrapan átomos individuales en campos electromagnéticos en chips de silicio en cámaras de ultra alto vacío. Otro enfoque es crear qubits a partir de fotones.

cubrir: Describe la combinación de dos estados que suelen ser independientes, como cara y cruz de una moneda. Con la computación cuántica, los qubits también pueden estar en más de un estado al mismo tiempo: cara y cruz al mismo tiempo. La superposición permite que las computadoras cuánticas consideren múltiples posibilidades a la vez, en comparación con las computadoras convencionales que procesan una escena a la vez.

entrelazamiento cuántico: Las partículas entrelazadas se comportan como un sistema. Al vincular dos computadoras cuánticas, la interacción entre los dos sistemas puede revelar información sobre las propiedades físicas de cada sistema.

El desafío actual para las computadoras cuánticas es mantener los cúbits estables el tiempo suficiente para completar los cálculos.

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Los qubits son tan susceptibles al ruido que los investigadores aún tienen que dominar las técnicas de corrección de errores, dijo Paul Smith-Goodson, analista de computación cuántica de Moor Insights & Strategy.

«Los qubits pueden detectarse entre sí mientras operan, y el calor y la radiación pueden afectarlos y causar errores», dijo.

Smith-Goodson comparó la frecuencia de errores en una computadora portátil, digamos, un error por trillón de operaciones, con la de una computadora cuántica, cada 100 o 200 operaciones.

Aquí es donde la capacidad de controlar el funcionamiento de los qubits y las computadoras cuánticas se vuelve aún más importante. Honeywell e Intel se están enfocando en esta capacidad, como aumentar la cantidad de qubits en una computadora cuántica. El número total de qubits en una computadora cuántica no significa mucho si los controles no permiten que el circuito funcione más de una vez, dijo Smith-Goodson.

«A medida que avancen las cosas, será cada vez más importante tener un mejor control sobre las operaciones», dijo.

Se necesitan millones de qubits para realizar cálculos con resultados significativos para las empresas, por lo que la industria aún está a años de lograr una ventaja cuántica, dijo Smith-Goodson.

Mientras los investigadores agregan qubits a las máquinas cuánticas y mejoran la corrección de errores, los líderes empresariales deberían aprovechar este tiempo para descubrir cómo la tecnología podría encajar en su industria. Desarrollar experiencia interna es otro esfuerzo importante porque, como dice Ruffener de IonQ, no se escribe software cuántico de la noche a la mañana.

«El día que esté disponible, alguien estará listo para funcionar», dijo.

Primeros casos de uso de la computación cuántica

Mientras empresas como IBM y Microsoft brindan acceso a la computación cuántica a través de la nube, otras empresas están desarrollando software que utiliza máquinas cuánticas. Eso es lo que está haciendo Zapata Computing con Orquestra, una herramienta de programación que permite a los desarrolladores inventar algoritmos que se ejecutan en hardware cuántico.

El CEO de Zapata, Savoie, dijo que esta capa de abstracción permite a las empresas concentrarse en desarrollar algoritmos sin tener que estar encerrados en un dispositivo o arquitectura específicos, o revisar su software para que se ejecute en nuevos dispositivos a medida que se conectan.

Savoie escribió en una columna reciente de Forbes que la primera pregunta para los líderes empresariales nuevos en la computación cuántica es si invertir el tiempo y el esfuerzo necesarios para desarrollar una estrategia cuántica. Las ventajas comerciales pueden ser importantes, pero desarrollar esta experiencia es costoso y el retorno de la inversión se mantiene a largo plazo. Comprender los primeros casos de uso de la tecnología puede informar esta decisión.

Uno de los primeros usos de la computación cuántica fue en problemas de optimización, como el clásico problema del vendedor ambulante de tratar de encontrar la ruta más corta que conecte varias ciudades, dijo Savoie.

«Los problemas de optimización son muy importantes para las finanzas, y la cuántica se puede utilizar para simular problemas financieros complejos con millones de variables, como hacer pronósticos del mercado de valores y optimizar carteras de inversión», dijo.

Una de las aplicaciones más valiosas de la computación cuántica, dijo Savoie, es la creación de datos sintéticos que llenan los vacíos de datos utilizados para entrenar modelos de aprendizaje automático.

«Por ejemplo, aumentar los datos de entrenamiento de esta manera puede mejorar la capacidad de los modelos de aprendizaje automático para detectar cánceres raros o simular eventos raros como epidemias», dijo.

Savoie también dijo que una cosa de la que nadie habla mucho es cómo se puede usar la tecnología cuántica como parte de los sistemas de análisis empresarial que aprovechan los datos cada vez más distribuidos y las posibilidades informáticas y de back-end cada vez más distribuidas.

«La computación cuántica debe ser parte de la estrategia de análisis», dijo, «y hablar de ello como análisis elimina parte de la exageración en torno a esta tecnología marginal».

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