El chip cuántico de 156 qubit más nuevo de IBM puede funcionar 50 veces más rápido que su predecesor, lo que lo equipa para la investigación científica.
Cuando se combina con las herramientas de software Qiskit, el procesador cuántico R2 Heron de 156 qubits puede realizar 5.000 operaciones de puerta de dos qubits (el doble que antes), lo que significa que está listo para cálculos cuánticos complejos, dicen los científicos de IBM.
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La última computadora cuántica de IBM ahora es lo suficientemente poderosa para investigación científica útil, dicen los científicos, después de que la compañía realizó importantes mejoras de hardware y software en su sistema cuántico.
El nuevo sistema consta de dos partes: una nueva unidad de procesamiento cuántico (QPU) de 156 qubits llamada R2 IBM Heron (la segunda generación de un chip lanzado el año pasado); y Qiskit, una colección de herramientas de software y algoritmos diseñados para optimizar el rendimiento de la computación cuántica.
El resultado es un nuevo sistema que puede realizar tareas hasta 50 veces más rápido que esfuerzos anteriores, según datos de evaluación comparativa. Como referencia, en el experimento de utilidad cuántica de IBM de 2023, publicado en la revista Nature, su computadora cuántica más poderosa en ese momento tardó 122 horas en ejecutar cargas de trabajo en el punto de referencia. El nuevo sistema, equipado con el R2 Heron QPU, tardó sólo 2,4 horas.
Las nuevas computadoras cuánticas, ubicadas en los centros de datos de IBM en todo el mundo, pueden abordar problemas científicos en materiales, química, ciencias de la vida, física de alta energía y más dominios, dijeron representantes de IBM en un declaración.
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"Los avances en el hardware IBM Quantum y Qiskit están permitiendo a nuestros usuarios crear nuevos algoritmos en los que los recursos avanzados de supercomputación cuántica y clásica se pueden unir para combinar sus respectivas fortalezas", Jay Gambetta, vicepresidente de IBM Quantum. , dijo en el comunicado.
Procesamiento cuántico de próxima generación
El R2 Heron QPU está equipado con 156 qubits dispuestos en una pesada red hexagonal, una estructura topológica que IBM utiliza para todos sus procesadores cuánticos. Esto permite que el sistema ejecute de manera confiable circuitos cuánticos de hasta 5000 puertas de dos qubits, lo que es casi el doble de las 2880 puertas de dos qubits del experimento de servicios públicos de 2023, impulsado por la QPU Eagle de 127 qubits.
Las puertas de dos qubits son esenciales para desbloquear el poder exponencial de una computadora cuántica: en la que cuantos más qubits haya en un sistema, más cálculos podrán realizarse en paralelo. Las puertas de un solo qubit permiten que los qubits individuales roten o inviertan sus estados, mientras que las puertas de dos qubits que operan en pares de qubits aprovechan las leyes de la mecánica cuántica para permitir el entrelazamiento entre ellas. Si bien las puertas de un solo qubit pueden funcionar a un nivel básico, la utilización de puertas de dos qubits puede permitir que una computadora cuántica realice cálculos mucho más complejos.
El nuevo chip R2 Heron también presenta un "sistema de mitigación de dos niveles", que ayuda a reducir el impacto de las perturbaciones en los qubits que interactúan con los materiales que los rodean. El sistema también se beneficia de mejoras de software para la corrección de errores, es decir, el uso del algoritmo de mitigación de red de errores tensoriales (TEM) de Qiskit.
Otras mejoras de software, incluido el lanzamiento de la última generación del motor de ejecución, la optimización del movimiento de datos y la introducción de la compilación paramétrica, significan que el nuevo sistema puede ejecutarse a 150.000 operaciones de capa de circuito por segundo (CLOPS). En comparación, el rendimiento base fue de solo 950 CLOPS en 2022 y 37.000 CLOPS a principios de este año, cuando se introdujo por primera vez la optimización del movimiento de datos.
Supercomputación centrada en lo cuántico
Los representantes de IBM afirman que los últimos avances alimentan su visión de desarrollar supercomputadoras "centradas en lo cuántico", que combinan computadoras cuánticas y clásicas para lograr resultados viables antes de lo que lo harían usando solo computadoras cuánticas. .
Esto se debe a que los sistemas híbridos pueden abordar cargas de trabajo en paralelo, descomponiendo algoritmos complejos asignando partes de la tarea a la mitad del sistema para la que son más adecuados. Una vez que se resuelven estos fragmentos, la capa de software vuelve a unir los problemas sin problemas.
Un ejemplo de supercomputación cuántica en acción se encuentra en RIKEN, un centro de investigación científica en Japón. Utilizando un método conocido como "Interacción de configuración seleccionada cuántica", descrito en un artículo publicado en la base de datos preimpresa arXiv en 2023, los científicos están utilizando hardware cuántico para modelar la estructura electrónica de los sulfuros de hierro.
Los científicos de RIKEN también se han embarcado en un proyecto para construir una plataforma híbrida de computación cuántica de alto rendimiento mediante la integración de Fugaku, una de las supercomputadoras más rápidas del mundo, con una computadora cuántica IBM System Two local impulsada por Heron QPU.