Qué es un sistema cuántico-clásico y por qué importa
La computación cuántica y la clásica tienen habilidades complementarias. Mientras los ordenadores tradicionales se basan en bits binarios (0 o 1), los sistemas cuánticos trabajan con qubits, capaces de estar en varios estados a la vez gracias al principio de superposición. Esto permite abordar ciertos problemas con una eficiencia inalcanzable para la computación clásica.
Sin embargo, los ordenadores cuánticos actuales siguen siendo limitados por errores y escalabilidad. De allí la importancia de integrar lo mejor de ambos mundos. En un sistema híbrido, cada tecnología se encarga de lo que mejor sabe hacer: lo clásico ejecuta códigos robustos y secuenciales, y lo cuántico ataca los cálculos más complejos en tiempo récord.
El procesador Heron: un salto de calidad
El corazón cuántico de esta alianza es el procesador IBM Heron, el más avanzado hasta la fecha de la compañía. Con 156 qubits, su rendimiento supera por diez veces al de su antecesor, el chip Eagle de 127 qubits. Lo más destacado no es solo la cantidad de qubits, sino su calidad: Heron ofrece circuitos más veloces y con errores considerablemente más bajos.
Imagina que estás armando un enorme rompecabezas con piezas borrosas. Con Heron, esas piezas están más definidas, encajan mejor y el armado es mucho más rápido. Esto abre la puerta a simulaciones que antes ni siquiera podían intentarse con sistemas clásicos.
Fugaku: un coloso del cálculo clásico
Por su parte, Fugaku, desarrollado por RIKEN y Fujitsu, ha liderado rankings mundiales de supercomputadoras por su velocidad y versatilidad. Es capaz de realizar más de 400 mil billones de operaciones por segundo. Al conectarse directamente con Heron, ambos sistemas pueden coordinar tareas a nivel de instrucción, con latencias extremadamente bajas.
Esta comunicación fluida es clave para los llamados algoritmos híbridos, que reparten los cálculos según la naturaleza del problema. Por ejemplo, simular una reacción química compleja podría implicar usar Heron para calcular las interacciones moleculares y Fugaku para procesar y analizar los resultados globales.
Aplicaciones prácticas en la ciencia y la industria
RIKEN comenzará explorando este potencial con proyectos centrados en química computacional y ciencia de materiales. Estos campos requieren modelar sistemas atómicos muy complejos, algo para lo cual la computación clásica pura se queda corta. Gracias a esta plataforma conjunta, se podrán desarrollar nuevos materiales, catalizadores o fármacos con un nivel de precisión sin precedentes.
En estudios recientes, investigadores de IBM y RIKEN lograron simular la estructura electrónica de compuestos como los sulfuros de hierro, presentes tanto en sistemas biológicos como geológicos. Estas simulaciones, que se creía requerían computadoras cuánticas tolerantes a fallos (aún inexistentes), fueron posibles gracias a métodos como la diagonalización cuántica basada en muestras (SQD), al apoyarse en una infraestructura híbrida potente.
Un banco de pruebas para el futuro
Este nuevo sistema también se usará como plataforma de prueba para diseñar nuevos flujos de trabajo híbridos. Los ingenieros trabajarán en el desarrollo de protocolos de comunicación cuántico-clásica de baja latencia, paralelización de tareas y optimización del software que coordina ambas arquitecturas.
Es como si se tratara de un laboratorio donde se aprende a hacer bailar a dos bailarines muy distintos al mismo ritmo. Este tipo de experimentación será vital para preparar el terreno hacia la llamada ventaja cuántica, ese punto en el que los sistemas cuánticos superen claramente a los clásicos en tareas relevantes del mundo real.
Una apuesta estratégica de Japón
☞ El artículo completo original de Natalia Polo lo puedes ver aquí
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