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Computación cuántica y clásica, un entorno híbrido que superará la ciencia ficción

Por Raymundo Peixoto, SVP Data Center Solutions de Dell Technologies LATAM

La computación cuántica ya no es conceptual, es real y está impulsando la innovación en todo el mundo.

De acuerdo con IDC, las inversiones en innovaciones basadas en computación cuántica alcanzarán los 16.400 millones de dólares en 2027. Esto es 11,3% de las inversiones registradas en 2021 y suponen que la industria ya entró en una tracción continua para impulsar esta tecnología que promete ser más rápida, más potente e inteligente que la computación tradicional. ¿Pero sacará del juego a la tecnología de los CPUs? Nada parece indicarlo. Y paso a revisar las razones.

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La computación cuántica supera las pruebas de concepto

La computación cuántica tiene el potencial de abordar problemas que hoy ni las supercomputadoras más poderosas del mundo pueden abordar. ¿La razón? La computación clásica calcula con transistores usando bits que calculan con una serie de 0 y 1. Los bits sólo pueden contener uno de los dos valores. Mientras que en la computación cuántica los qubits, pueden ser 0 y 1 al mismo tiempo. 

La propiedad anterior se conoce como superposición. A través del entrelazamiento, un par de qubits se conectan o vinculan. El cambio en el estado de un qubit activa un cambio simultáneo y predecible en el otro qubit. Combinando las propiedades cuánticas de superposición y entrelazamiento, una computadora cuántica puede ser exponencialmente más poderosa que las clásicas y realizar cálculos fuera del alcance de los actuales y confiables CPUs. 

La realidad parece superar a la ciencia ficción, y lo cierto que es una revolución en pleno desarrollo. En estos momentos, se están desarrollando algoritmos, se están abordando problemas computacionales y las verticales están experimentando con sistemas cuánticos (que incluyen química y biología, ciencia de materiales, aeronáutica y automotriz, desarrollo de nuevos materiales y mucho más). 

Las empresas están desarrollando los sistemas, las personas están siendo capacitadas y los casos de uso explorados en múltiples industrias. 

Esto es algo complejo y emocionante, pero, en los términos más simples, la computación cuántica es solo otro acelerador en la nueva ola de transformación tecnológica. Los sistemas del mañana incluirán aceleradores cuánticos integrados a muchos de los equipos clásicos como los que tenemos hoy.

Los proveedores de hardware cuántico y de sistemas clásicos estamos trabajando en conjunto para desarrollar sistemas informáticos de inspiración cuántica dedicados a resolver problemas de High Performance Computing (HPC). De hecho, Dell ha construido un  sistema cuántico clásico híbrido  que permite a los clientes experimentar con la computación cuántica clásica desde la simulación hasta la computación híbrida real.

De hecho, Dell Technologies e IonQ han probado una plataforma cuántica clásica híbrida que aprovecha nuestro servidor Dell EMC PowerEdge R740xd, combinado con el motor de simulación y la unidad de procesamiento cuántico (QPU) de IonQ, para facilitar la integración de soluciones cuánticas clásicas híbridas. 

Con esta plataforma, tanto las cargas de trabajo de simulación cuántica como las de sistemas clásicos se pueden ejecutar on premise, mientras que las cargas de trabajo cuánticas, como el modelado de moléculas más grandes y complejas para el desarrollo farmacológico, se pueden ejecutar de forma remota en las QPU de IonQ. Además, el tiempo de espera para la ejecución de cada circuito cuántico se redujo significativamente gracias a la API de reserva de IonQ

Esta integración permitió que la QPU de IonQ resolviera problemas más complejos, con una mayor corrección de errores y en menor tiempo.  

Un entorno híbrido que superará la ciencia ficción

Lo que hace que la computación cuántica parezca una concepción de ciencia ficción es que se trata de una nueva forma de computación basada en los movimientos e interacciones de partículas subatómicas, o en fenómenos cuánticos macroscópicos. 

Aunque esto sin duda terminará por cambiar en un futuro cercano las reglas del juego en la industria del hardware, es importante tener en cuenta que la computación cuántica no reemplazará a la computación clásica: aumentará sus capacidades en nuevos casos de uso. Un escenario plausible está en la integración de modelos cuánticos integrados a entornos de computación HPC. IDC, ya lo ha proyectado recientemente y las pruebas de Dell con IonQ dan fe de su potencial

La conclusión es que la física cuántica funciona, pero las máquinas y el software que la implementan aún están en desarrollo. Pero es un desarrollo acelerado. 

Y queremos asegurarnos de que los CIO y los líderes empresariales se den cuenta de la importancia de tener una estrategia cuántica por  diseño y no por  defecto  (como hemos aconsejado con la nube). 

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