IBM: "Hemos multiplicado por 120 veces el tiempo de procesado de una operación cuántica desde 2016"

Desde que en 2019 IBM lanzó el primer ordenador cuántico comercial, llamado IBM Quantum System One, solo seis países pueden ostentar una de estas máquinas. España es uno de ellos, si bien la noticia apenas ha sido anunciada hace unos días y su instalación estará lista hacia finales de 2024. Así, San Sebastián se sumará a Ehningen, Tokio, Cleveland, Seúl y Bromont como una de las sedes en las que Big Blue ha desplegado su ordenador cuántico in situ. 

Este viernes, IBM y la fundación Ikerbasque han presentado el acuerdo para la creación del IBM-Euskadi Quantum Computational Center en el edificio de la fundación en San Sebastián. El centro, que requirió una inversión de 50,8 millones de euros por parte de la comunidad autónoma, proporcionará servicios cuánticos no solo a los investigadores de Ikerbasque, sino que también a todo el gobierno vasco y las diputaciones generales de Álava, Vizcaya y Guipúzcoa, promoviendo la colaboración en la investigación científica.

En entrevista con ComputerWorld, el director de Innovación de IBM para España, Portugal, Grecia e Israel, Mikel Diez, entregó más detalles sobre el ordenador cuántico que se instalará en el país y cómo España y la región se podrán beneficiar de lo que él llama la “ventaja cuántica”.

"Montar un centro de computación cuántica va más allá de un procesador o de un ordenador. La idea fundamental es permitir la investigación fundamental"

¿Qué función tendrá este ordenador cuántico ubicado en San Sebastián?

El acuerdo lo que persigue es seguir avanzando en el descubrimiento científico y en temas de interés común para diferentes sectores, como la movilidad, la energía, la salud, etc. Luego se pretende también explorar la aplicación práctica de la computación cuántica en determinados proyectos y, además, crear un ecosistema, que estará formado por agentes públicos, la academia, las empresas privadas y el emprendimiento. De ahí que el papel de la Universidad del País Vasco va a seguir siendo el que ya tiene, que es el de continuar trabajando en la investigación básica -a mí me gusta llamarla investigación fundamental- y que de ahí permita hacer transferencia tecnológica a los sectores industriales.

¿Qué beneficios aporta la computación cuántica a la investigación?

En Euskadi ya se diseñó en 2021 una estrategia técnico-científica que se llama Ikur y que tiene cuatro ejes: neurobiociencia, neutriónica, tecnologías cuánticas y computación de altas prestaciones e inteligencia artificial. Esos ejes son para los que se van a poner en marcha.

La idea principal es que este ordenador permita trabajar en las tres grandes líneas que permite la computación cuántica. La primera es la simulación de sistemas naturales. Simular sistemas energéticos, desde cómo se comporta una molécula de la cafeína a cómo se produce el plegado de las proteínas, cómo podemos generar nuevos fármacos, entre otros. La otra gran línea de investigación de la computación cuántica es la inteligencia artificial. Reconocimiento de patrones, tratamiento de ingestas masivas de información. Y la tercera gran línea de actuación es la optimización, esa disciplina de inteligencia artificial enfocada a cómo optimizamos, por ejemplo, las rutas logísticas de la recogida de residuos o cómo simulamos la exposición a capital que debe tener una entidad bancaria producto de cómo está compuesta su cartera de activos financieros, entre otras cosas.

Montar un centro de computación cuántica va más allá de un procesador o de un ordenador. La idea fundamental es permitir la investigación fundamental, apoyada en tecnología cuántica, que permita desarrollar software y que, a su vez, este software se constituya en un efecto competitivo para el territorio.

"El acuerdo que tenemos previsto es [para un ordenador cuántico] de 127 qubits y además habrá actualizaciones e iremos subiendo capacidades"

¿Qué características tiene el ordenador cuántico de IBM?

Nosotros venimos desarrollando ordenadores cuánticos desde 2016, hemos construido más de 50 y tenemos operativos unos 23 o 24 a través de nuestro cloud. Este ordenador que vamos a instalar en Euskadi va a ser el segundo de IBM en Europa y el sexto a nivel mundial.

Para nosotros un ordenador cuántico tiene diferentes componentes. Evidentemente tiene un procesador, que es el que tiene los qubits, y para poder operar con ellos necesitamos que los átomos vayan muy despacito, tan despacito posible como para poder interceptarlos y saber en qué estado están, y eso requiere toda una electrónica de control y toda una criogenia para poder llevarlos a ese estado tan de baja inercia. El ordenador es un cubo de 3x3x3 metros y va a tener no solo estos componentes, sino que hay toda una plataforma de gestión y de acceso open source que se llama Qiskit, en la que tenemos más de 490.000 desarrolladores alrededor del mundo que ya acceden a estas plataformas, a los diferentes ordenadores que tenemos. En el caso del que instalaremos en Euskadi, lógicamente será para el ecosistema de Ikerbasque de universidades, empresas, centros tecnológicos, centros de investigación, startups. Y ese ordenador va a tener inicialmente 127 qubits. 

127 qubits es la cantidad que nosotros anunciamos en 2021. Hemos ido pasando de 5 qubits, a 12, 27, 65 y 127, pero en noviembre del año pasado ya hemos anunciado el siguiente, que serán 433. Este año anunciaremos 1.121 qubits y el año que viene anunciaremos más de 4.000, y así sucesivamente. El acuerdo que tenemos previsto es [para un ordenador cuántico] de 127 qubits y además habrá actualizaciones e iremos subiendo capacidades. Para ello, tendremos que hacer actualización del hardware, que está contemplado dentro de nuestro roadmap, y luego todo el gobierno software a través de nuestra plataforma Qiskit, que son actualizaciones software en las que vamos a ir incorporando diferentes módulos. Ahora, hace unos meses, hemos incorporado un módulo específico para tareas de optimización.

Ha aumentado la potencia, pero ¿de qué otras formas ha avanzado la tecnología del ordenador cuántico de IBM desde su presentación en 2019?

El primer ordenador cuántico de lo que nosotros llamamos de forma democrática, es decir, que a través de tu portátil, vía nuestro cloud, te conectas con nuestros ordenadores cuánticos, eso lo lanzamos en 2016. Y creo que es importante establecer un paralelismo para que veamos cómo estamos evolucionando. En computación clásica hemos tardado del orden de 60 años en tener una solidez de un sistema operativo, unas aplicaciones por encima, redes, bases de datos, securización. Hemos tardado 60 años en tener eso. Nosotros desde que arrancamos en 2016 hemos conseguido tener el hardware, el software, las librerías de código para construir aplicaciones. 

Nos suelen preguntar esto de que las máquinas tienen ruido, tienen errores. De hecho, estamos en lo que se llama la época NISQ [Noisy intermediate-scale quantum], es decir, damos por hecho que son ordenadores que tienen ruido, ese ruido es el que nos lleva a algunos errores. Entonces cuando intentamos medir el valor de alguna de nuestras máquinas, lo medimos por tres grandes parámetros. Uno es el rendimiento, es decir, cuántos qubits tienes. Recordemos que la comunidad científica habla de que tener del orden de 1.000 qubits significa poder enfrentar problemas que hasta ahora eran intratables. Este año ya anunciaremos 1.121. El otro factor es la calidad de esos qubits, ¿se producen muchos errores? En solo un año y medio hemos conseguido pasar de tener un error por cada 10 operaciones a tener un error por cada mil operaciones. Es decir, hemos incrementado por un factor muy grande la gestión de los errores que hacemos. Y luego además también hemos incorporado otro parámetro de medición del valor de una máquina de este tipo, que es la velocidad. Hace algún tiempo, enviábamos una operación al ordenador cuántico y en unos cuantos días, bastantes días, nos devolvía el resultado. Ahora ya estamos en minutos. Con la última versión de nuestro motor de ejecución de Qiskit, hemos multiplicado por 120 veces el tiempo de procesado de una operación cuántica. 

"En computación clásica hemos tardado del orden de 60 años en tener una solidez del sistema. [En cuántica] nosotros lo hemos conseguido desde que arrancamos en 2016"

En estos años en que han estado funcionando sus ordenadores cuánticos comerciales, ¿qué resultados tangibles o casos concretos han tenido que puedas destacar?

Dentro de nuestra red que llamamos IBM Quantum Network se han ido adhiriendo más de 200 entidades, donde hay empresas como bancos, energéticas, petroleras, empresas logísticas, de automoción, de electrónica, y de ellas tenemos ya diferentes casos publicados donde ellos además atestiguan los resultados. Nosotros en IBM buscamos que la cuántica aporte algo más que la clásica, es decir, no es un ejercicio frívolo de tener una tecnología nueva. La tecnología cuántica, para nosotros, no ha venido a sustituir a los ordenadores clásicos, ha venido a complementarlos, y esa complementariedad tiene que ser porque aportan algo más de valor. Es lo que nosotros llamamos ventaja cuántica. Y la ventaja cuántica la podríamos tener en un plazo de dos o tres años. 

Por ejemplo, si tenemos que hacer la optimización de una compañía logística naviera, que tiene que distribuir mil barcos alrededor del mundo transportando gas natural licuado -con las diferentes características de temperatura, securización y presión que debe llevar el gas, los puertos a donde los llevan, la climatología, el factor de la demanda, entre otros-, establecer esa ruta en 'modo Uber' para mil barcos alrededor del mundo ahora mismo no disponemos de un ordenador ni de un superordenador clásico que pueda hacerlo. Con un ordenador cuántico podríamos resolver cosas como estas. De hecho, Exxon Mobile ya está haciendo optimizaciones logísticas de este tipo, donde todavía no llega a todo su parque de barcos, pero ha superado ya varias veces como lo hacía antes. O incluso aquí en Euskadi estamos optimizando o mejorando una red neuronal que establece la mejor recogida de los residuos. Tenemos por ejemplo Mercedes Benz, donde estamos trabajando en cómo optimizar los componentes de las baterías, no solo para que tengan mayor densidad, sino que para que tengan mayor autonomía, para que tengan mejores efectos en descarga, recarga. O estamos trabajando con algún banco para tratar de ver cómo se establecen los precios de los derivados financieros, que es una combinatoria exponencial. O estamos trabajando con alguna farmacéutica para ver cómo combinar nuevos elementos y generar fármacos de otra generación. Como ves, conseguimos ventaja cuántica, porque investigando mucho en cuántica se nos ocurren mejores soluciones en clásica o porque mejoramos lo que hacemos en clásica.