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Microsoft declara el inicio de la era de los qubits lógicos
El gigante tecnológico ha dejado atrás la era de las máquinas cuánticas ruidosas y de escala intermedia (NISQ), y ahora se centra en la construcción de una supercomputadora cuántica tolerante a fallos, con el objetivo de democratizar la computación cuántica y acelerar el descubrimiento científico.
Microsoft ha declarado el fin de la era de las máquinas cuánticas ruidosas y propensas a errores, mientras dirige sus vastos recursos hacia la construcción de una computadora cuántica tolerante a fallos, diseñada para trabajar junto con inteligencia artificial (IA) y computación de alto rendimiento (HPC, por sus siglas en inglés).
En una entrevista con Computer Weekly en Singapur, altos ejecutivos del equipo cuántico de Microsoft expusieron una estrategia basada en un avance con un nuevo tipo de qubit, un compromiso con ser una plataforma abierta y el uso del poder de la IA para hacer accesible la programación cuántica a todos.
Zulfi Alam, vicepresidente corporativo de computación cuántica en Microsoft, indicó que la industria se encuentra en un punto de inflexión importante. “Cada vez más colegas reconocen que la era NISQ [quantum de escala intermedia y ruidosa] está, en gran medida, terminando, y que se avecina la era de los qubits lógicos”, afirmó.
Este cambio de sistemas NISQ a qubits lógicos estables y con corrección de errores es fundamental en el trabajo cuántico de Microsoft. La confianza de la empresa se sustenta en 17 años de investigación en esta tecnología, un esfuerzo de alto riesgo y alta recompensa que, según consideran, finalmente ha dado resultados.
Ese esfuerzo ha culminado en la creación del chip Majorana 1, que utiliza un nuevo estado de la materia al dividir electrones para formar qubits que están protegidos de forma inherente contra el ruido ambiental.
“Las máquinas cuánticas no tienen buena fidelidad porque sus estados no son estables”, explicó Alam. “Pero, al dividir los electrones en dos mitades, se fuerza un estado protegido que no se ve perturbado. Hemos replanteado el problema de forma que, una vez logrado un estado correcto, se puede repetir como se haría en cualquier circuito de memoria”, subrayando el potencial de escalabilidad de esta tecnología.
Este avance ha sido validado por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados de Defensa (DARPA) del gobierno de Estados Unidos, que seleccionó a Microsoft como una de las dos compañías finalistas en su programa para entregar un prototipo de computadora cuántica tolerante a fallos.
Modelo híbrido
Pese a sus avances, Microsoft no considera que las computadoras cuánticas deban sustituir a las máquinas clásicas. En cambio, proyecta un modelo híbrido, en el que las unidades de procesamiento cuántico actúan como potentes aceleradores para problemas específicos, trabajando en conjunto con unidades centrales de procesamiento (CPU) y unidades de procesamiento gráfico (GPU).
“La máquina cuántica no es una entidad autónoma”, comentó Alam. “Tiene una supercomputadora muy poderosa junto a ella para controlarla. También necesita un motor de IA para orquestar los flujos de trabajo”.
Esta integración es clave para democratizar la tecnología. Srinivas Prasad Suga, vicepresidente de cuántica e inteligencia artificial en Microsoft, señaló que el objetivo es abstraer las complejidades de la física cuántica mediante IA, en particular con herramientas como GitHub Copilot, que traducen indicaciones en lenguaje natural a circuitos cuánticos complejos.
“Así, cuando uno dice: ‘diseñe un nuevo catalizador que ayude a aumentar el rendimiento en X%’, la IA diseñará el flujo de trabajo”, explicó Alam, añadiendo que el sistema identificará qué partes del problema se ejecutan mejor en hardware clásico o cuántico, realizará los cálculos y sintetizará los resultados para el usuario.
De la química a una plataforma para todos
Aunque actualmente la aplicación más destacada de la computación cuántica se encuentra principalmente en la química y la ciencia de materiales, Microsoft está construyendo una plataforma amplia orientada a múltiples industrias.
Alam señaló que, como proveedor de plataformas, el objetivo de Microsoft es respaldar distintos tipos de tecnologías cuánticas, incluidas aquellas desarrolladas por terceros. La plataforma Azure Quantum ya ofrece acceso a dispositivos de hardware cuántico de socios como Quantinuum, IonQ y Pasqal, los cuales emplean tecnologías diversas, como iones atrapados y átomos neutros.
El trabajo propio de Microsoft también ha mostrado un gran potencial. Suga mencionó un proyecto en el que se utilizó IA y HPC para reducir el tiempo de descubrimiento de un nuevo material para baterías, pasando de 32 millones de candidatos potenciales a solo 18 en 80 horas de tiempo de cómputo. Esto demuestra cómo la combinación de IA y HPC ya está abordando desafíos científicos, y la computación cuántica está preparada para acelerar estos avances aún más.
En el ámbito farmacéutico, las máquinas cuánticas permitirán a los investigadores simular interacciones entre grandes proteínas y pequeñas moléculas metálicas para desarrollar fármacos contra el cáncer, lo que, según Alam, abrirá “toda una nueva área de la medicina”. En el sector financiero, el enfoque estará en problemas de optimización de “pocos datos, alta capacidad de cómputo”, en lugar de la revisión de grandes volúmenes de datos.
En materia de seguridad, Microsoft está redoblando esfuerzos en torno a la criptografía poscuántica (PQC, por sus siglas en inglés), basada en nuevos algoritmos matemáticos que, en teoría, son resistentes a las computadoras cuánticas, con el fin de proteger los datos frente a futuros ataques cuánticos, una dirección motivada por la fuerte demanda de los gobiernos.
“La recomendación que damos a los clientes es asegurarse de contar con PQC en los dispositivos del cliente, de modo que los datos se cifren mediante claves simétricas que ni siquiera una máquina cuántica pueda descifrar”, indicó Alam. “Tenemos mucha confianza en que la PQC funciona.”
Con estos avances, el mensaje de Microsoft para las empresas es claro: el momento de prepararse es ahora. “Esto no va a ocurrir dentro de quince años”, afirmó. “Es algo que cobrará vida en los próximos cinco años. La posición actual de la computación cuántica es comparable a la que tenía la IA hace cinco años. Es necesario comenzar a prepararse para aprovechar el poder de lo cuántico”.
