Tecnología
Tecnología cuántica en dos años:
cómo mejorará los procesos en
las empresas españolas
La computación cuántica generará mejoras en los
procesos de un 10%
Los responsables de cuántica en las mayores
empresas del mundo son españoles
Imagen: Dreamstime.
elEconomista.es
1/08/2021 - 14:07
Las empresas españolas podrán incorporar ya
tecnologías cuánticas de simulación y optimización en
sus procesos productivos reales "en dos o tres años",
después de los avances que se han producido en este
campo y que ya se aplican con éxito en laboratorios.
Así lo estima Carlos Kuchkovsky, miembro del consejo
asesor estratégico para el grupo sobre tecnología
cuántica a nivel europeo, el 'Quantum Flagship', que
integra 16 miembros, de ellos siete de empresas
privadas, entre ellas la española Ametic -patronal de
la industria digital-, que se sienta en este órgano junto
a compañías como Ericsson o Airbus.
Kuchkovsky, que representa en este consejo a Ametic,
se ha referido en una entrevista con EFE a las
expectativas para España sobre la computación
cuántica, en la que se deben distinguir entre la de
"propósito general", es decir, la que sirve para
resolver cualquier problema y la "quantum annealing"
(algoritmos de temple cuántico) que se usa para
casos específicos de optimización y simulación.
a tecnología sirve para optimizar
as de transporte; portafolios de
ersión financiera o para la
imización en procesos, como de
mbinación de proteínas
En este contexto, ha aludido al annealing (recocido)
cuántico, que está funcionando con eficiencia ya en
laboratorios. Se calcula que generará mejoras en los
procesos de un 10%.
Esta tecnología sirve para optimizar rutas de
transporte; portafolios de inversión financiera o para
la optimización en procesos, como de combinación
de proteínas. Empresas energéticas, de logística,
telecomunicaciones y de finanzas ya la están
probando.
Se prevé que, de una forma progresiva, en "2 ó 3
años", ya esté implantada en entornos reales
productivos de empresas.
Este tipo de computación annealing ofrece ventajas
también para aumentar las capacidades del "machine
learning" (aprendizaje automático).
¿La cuántica solucionará
cualquier problema?
La cuestión sobre la viabilidad de la tecnología
cuántica está en el siguiente peldaño, es decir, en la
computación de "propósito general", la que sirve para
resolver cualquier problema. La duda está en si esta
tecnología "será posible en tres años -por ejemplo- o
nunca", afirma este madrileño, ingeniero informático,
que explica que el principal problema de la
computación cuántica son los errores.
De cara a un futuro, se barajan tres escenarios: el
menos probable, que apunta que no se van a
solventar nunca estos errores; un segundo, que
defiende que esta tecnología madurará poco a poco;
y, un tercero, que apunta a que habrá un gran
descubrimiento que impulsará esta tecnología.
responsables en computación
ntica de las principales empresas
mundo -como IBM o Google- son
añoles
La mayoría se inclinan por una opción que está a
caballo entre la segunda y tercera posibilidad, sin
perder de vista la primera, que no se descarta al
100%.
Se van produciendo avances. "En la historia de la
humanidad, cuando se ponen tanto recursos en algo,
la probabilidad de que funcione es alta. Empresas
como Google, IBM, Amazon o Honeywell tienen
planes para que en 2030 estén listos estos
ordenadores cuánticos de propósito general.
Españoles, líderes en
cuántica
Ametic está trabajando con otras instituciones para
que España disponga de una estrategia como país en
tecnología cuántica. "Estoy seguro de que en los
siguientes meses construiremos esta estrategia",
afirma.
"España puede ser y continuar siendo uno de los
líderes mundiales en estas tecnologías porque
tenemos un talento diferencial formado en los últimos
20 años". Los responsables en computación cuántica
de las principales empresas del mundo -como IBM o
Google- son españoles.
El consejo asesor del Quantum Flagship, que se creó
en 2018, está integrado por 16 miembros, entre ellos
Ametic, que acaba de renovar su presencia en este
órgano, igual que Kuchkovsky que vuelve a
representar a la patronal. Su misión es ayudar a
decidir la estrategia de tecnologías cuánticas, con la
idea es situar a Europa para ser soberana en esta
tecnología en 2030.
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gratuito universal a su programa de simulación
cuántica myQLM
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Ecoaula
Atos ofrece a investigadores y
estudiantes acceso gratuito
universal a su programa de
simulación cuántica myQLM
Es necesario impulsar la formación de estudiantes,
profesores, ingenieros e investigadores
Ecoaula.es
Madrid 10/09/2020 - 13:31
Atos, líder mundial en transformación digital, ha
decidido proporcionar su acceso universal y gratuito a
su programa de simulación cuántica myQLM, con el
objetivo de dotar a investigadores, estudiantes y
desarrolladores, de herramientas cuánticas destinadas
a impulsar avances sin precedentes en el cuidado de
la salud, la sostenibilidad medioambiental, los
procesos industriales o las finanzas.
Lanzado en 2019 y reservado inicialmente a los
usuarios de Atos Quantum Learning Machine (Atos
QLM), myQLM tiene como objetivo fomentar la
innovación en la informática cuántica. Ahora permitirá
a todos los investigadores, estudiantes y
desarrolladores de todo el mundo, descargar y utilizar
esta plataforma con la que la compañía tecnológica,
la cuarta en el mundo, da un paso más en su
compromiso de potenciar la comunidad de la
informática cuántica.
Lo cuántico tiene el potencial de cambiar el mundo tal
y como lo conocemos, impulsando avances en el
cuidado de la salud, la sostenibilidad medioambiental,
los procesos industriales o las finanzas. La carrera
actual para desarrollar una computadora cuántica
comercialmente viable ha sido fundamental para
aumentar la conciencia en todo el mundo, pero esta
revolución cuántica requiere más que sólo hardware.
Es necesario impulsar la formación de estudiantes,
profesores, ingenieros e investigadores para allanar el
camino a la aparición de los nuevos lenguajes de
programación, algoritmos y herramientas, todos ellos
esenciales para aprovechar el verdadero poder de la
informática cuántica.
Usando myQLM, cualquiera puede explorar las
capacidades de la computación cuántica, desde
experimentar con la programación cuántica hasta
lanzar simulaciones de hasta 20 qubits directamente
en su propio ordenador o incluso simulaciones más
grandes en el Atos QLM.
"La escasez de expertos cualificados es uno de los
próximos grandes desafíos para el desarrollo de las
tecnologías cuánticas. Al abrir el acceso a nuestro
entorno de programación cuántica myQLM,
esperamos ayudar a formar a la próxima generación
de científicos e investigadores de la computación y
fomentar una comunidad activa que dará forma al
futuro de la computación cuántica. Invitamos a todos
a descargar myQLM hoy y a unirse a nosotros en esta
aventura que cambia la vida", dijo Agnès Boudot,
Vicepresidenta Senior, directora de HPC y Quantum
en Atos.
myQLM viene con un completo conjunto de
herramientas:
- Una completa guía de usuario y tutoriales para
aprender más sobre la herramienta y sobre la
programación cuántica.
- Un foro de discusión donde los usuarios pueden
hacer preguntas, obtener las últimas noticias sobre
myQLM y su comunidad, iniciar conversaciones sobre
campos o temas específicos, obtener apoyo de la
comunidad o descargar material de formación.
- Un proyecto en GitHub, que incluye un repositorio
de contribuciones de myqlm en el que los usuarios
pueden empujar y promover sus contribuciones. El
proyecto también incluye los códigos fuente de los
módulos de interoperabilidad de myQLM - con Qiskit,
Rigetti Forest, Cirq, ProjectQ - así como el simulador
pyLinalg.
Atos, un pionero en
soluciones cuánticas
El ambicioso programa de Atos para anticipar el
futuro de la computación cuántica, el programa "Atos
Quantum", fue lanzado en noviembre de 2016. Como
resultado de esta iniciativa, Atos fue la primera
organización en ofrecer un módulo de simulación de
ruido cuántico dentro de su oferta Atos QLM.
Lanzado en 2017, Atos QLM se está utilizando en
numerosos países de todo el mundo, incluyendo
Alemania, Austria, Finlandia, Francia, India, Italia,
Japón, Países Bajos, Senegal, Reino Unido y Estados
Unidos, potenciando los principales programas de
investigación en varios sectores como la industria o la
energía. Recientemente, Atos amplió su cartera de
soluciones cuánticas con Atos QLM Enhanced (Atos
QLM E), una nueva gama de Atos QLM acelerada en
la GPU.
Tecnología
La supremacía cuántica abrirá la
puerta del nuevo poder digital
Google, IBM, Microsoft, Intel, Alibaba y Fujitsu
compiten en la misma batalla
El futuro ordenador deberá mantener los qbits a
bajísimas temperaturas
Sandor Pichai, CEO de Google, junto al ordenador cuántico de su compañía.
IBM
140,15
-0,09%
INTEL
CORP
56,5050
-0,66%
MICROSOFT
282,550
+0,54%
GOOGLEC
626,91
+2,56%
Carlos Bueno
Antonio Lorenzo
19/11/2019 - 20:41
Google sorprendía hace unos días al anunciar
que había alcanzado la supremacía cuántica. Según
se ha sabido, habría dado este trascendental paso
con un ordenador de 53 qbits, la unidad utilizada
para indicar la potencia de estas revolucionarias
máquinas. Para entender mejor la capacidad de
cálculo de este sofisticado artilugio se ha dicho que
ha resuelto en 200 segundos un problema que
hubiera llevado 10.000 años de trabajo a cualquier
'superordenador' del mercado. Por hacernos una
rápida idea del choque, sería algo así como si en una
carrera pusiéramos a competir a un modesto caracol,
que avanza 50 metros cada hora, frente a un
hipotético tren bala que circule a 600 kilómetros por
hora.
Nada más desvelarse el prodigio, expertos de IBM
quitaron lustre al anuncio de Google y apuntaron
que, con estimaciones conservadoras, la mejora de
velocidad en el cálculo de proceso sería de tres
minutos de un equipo cuántico frente a 2,5 días de
otro convencional, proporción también considerable.
No sólo el principal buscador de Internet está
trabajando para conseguir un primer ordenador
cuántico. Se confía en que esta máquina nos ayudaría
a resolver los enigmas más complicados en campos
tan diversos como el desarrollo de fármacos, la
búsqueda de nuevos tratamientos a enfermedades,
otros desafíos de la ciencia, la gestión de las 'smart
cities', etc. Otros gigantes tecnológicos como IBM,
Alibaba, Intel, Microsoft, Fujitsu o Honeywell están
invirtiendo muchos recursos y tiempo para alcanzar
ese nuevo nivel en computación.
"Las leyes de la física cuántica se
rigen por lógicas bien distintas"
El físico Juan Ignacio Cirac, el teórico más citado de la
computación cuántica, explica a elEconomista que hay
que celebrar este primer paso anunciado por Google.
El actual director de la División de Teoría del Instituto
Max Planck de Óptica Cuántica nos recuerda, no
obstante, que "aún queda un camino muy largo por
recorrer, un desafío muy importante hasta conseguir
ese ordenador cuántico con el que todos soñamos y
con el que podríamos realizar muchos cálculos que
de otra forma no podríamos realizar nunca". Le
preguntamos por el tiempo que habrá que esperar
hasta obtener ese ordenador cuántico y entonces
mira al cielo: "Es muy difícil hablar de plazos. Hay un
progreso continuo, estos primeros prototipos tienen
del orden de cincuenta y tantos bits cuánticos, que es
como medimos su tamaño, y para obtener un
ordenador de este tipo necesitaremos que tenga
millones de bits cuánticos. Pueden ser diez, 15 o 20
años de espera. Es difícil predecir cuándo llegará.
Pero ya con estos prototipos de 50, 100 o 200 bits
cuánticos se pueden obtener resultados destacables.
Y esto ha hecho que las empresas tecnológicas más
punteras estén volcadas en ello", explica
a elEconomista, eminencia llamada a competir por el
Nobel de Física.
velocidad del prodigio cuántico de
ogle frente al resto de los PCs es
mparable a la velocidad de un
acol (50 metros por hora) ante el
n bala más avanzado (600 Km/h)"
Cirac tampoco se atreve a pronosticar el tipo de
problemas que llegará a resolver una de estas
máquinas. "Hay que tener en cuenta que las leyes de
la física cuántica se rigen por lógicas bien distintas a
las que hasta ahora ha sometido la computación de
los procesadores de silíceo. El futuro ordenador
cuántico necesitará, entre otras cosas, mantener
inalterables los qbits a bajísimas temperaturas",
destaca, entre otros desafíos. Otro aspecto
interesante que permite conocer la complejidad del
futuro sistema: en la computación cuántica pueden
encontrarse dos elementos a la vez en dos lugares
distintos. Tampoco las herramientas y soluciones de
seguridad con las que contamos servirán para
proteger estos superordenadores, lo que exigirá
también redoblar esfuerzos en ese campo, para nada
baladí.
La carrera por conseguir el primer ordenador
cuántico que incluso sea capaz de detectar y corregir
sus propios errores puede considerarse de lejos en
estos momentos como el proyecto científico que más
interés despierta. No solo entre las compañías
tecnológicas, también desde los Gobiernos e
instituciones transnacionales. Solo la Unión Europea
ha destinado 1.000 millones de euros a este fin. Y ese
presupuesto dista mucho de las cantidades
comprometidas por Estados Unidos y China.
Preguntamos a Juan Ignacio Cirac por este punto y se
le cambia el gesto: "Europa, desde la perspectiva más
científica, ha estado liderando la investigación con
Estados Unidos, pero si nos fijamos ahora en la
industria europea, no tiene tanta fuerza ni poder de
inversión como la de Estados Unidos u otros lugares y
esto es posible que nos pueda dejar atrás en esa
carrera".
Descárguese la
última revista de
Digital 4.0
John Preskill, físico estadounidense y director del
Instituto de Información Cuántica de Caltech, acuñó el
término "supremacía cuántica" el 10 de noviembre de
2012, en una publicación científica. En su artículo, el
profesor ya se preguntaba sobre qué tareas cuánticas
serían factibles de realizar, aunque resulten difíciles de
simular desde los esquemas clásicos. Mientras que la
cosmología explora la información de las distancias
largas y la física de partículas las de corto alcance, la
ciencia cuántica se encargaría de analizar la "frontera
de los enredos". Es decir, mientras que los
ordenadores convencionales trabajan con unidades
de memoria conocidas como bits, formados por ceros
y por unos, la informática cuántica maneja los qbits,
que tienen la habilidad de codificar los ceros, los unos
y, milagrosamente, también ceros y unos al mismo
tiempo. Es decir, una realidad puede ser afirmativa o
negativa simultáneamente, sin que medie un error
por medio. Esta nueva realidad enloquecería a los
defensores de los esquemas clásicos, como ocurrió
cuando irrumpió esta disciplina de la física hace más
de un siglo atrás. Desde entonces, el mundo científico
se afana para aprovechar esta singular potencia para
realizar cálculos imposibles para la informática
convencional y realizar tareas insospechadas hasta la
fecha.
Quien sea capaz de llevar a la práctica todo este
escenario y, además, hacerlo a gran escala, obtendrá
la ansiada supremacía clásica. Y en esta apasionante
carrera se encuentran las mayores potencias
tecnológicas del mundo. La construcción de circuitos
cuánticos mantiene ocupados hasta la extenuación a
miles de doctores, con sus respectivos equipos, en
una competición cuyo premio no sólo será el Nobel
de Física, sino el mayor hallazgo de la historia de la
informática moderna: ejecutar algoritmos cuánticos
rápidos en ordenadores cuánticos y, además, hacerlo
a gran escala. La dificultad de la aventura reside en la
propia naturaleza cuántica, debido a su
imprevisibilidad y a la acumulación de pequeños
errores. Estos fallos elevados a dimensiones cuánticas
estarían llamados a convertirse en errores
monumentales capaces de echar por tierra cualquier
certidumbre. De esa forma, Preskill ya advertía que los
qbits en un ordenador cuántico "interactúan
inevitablemente con su entorno y eso genera
incoherencias que surgen de correlaciones
indeseadas con el entorno".
Producción a gran escala
La superposición de respuestas cuánticas y la
necesidad de mantener los estados duales
convencionales obliga a los físicos a proteger los qbits
contra los errores que se producen cuando los ceros
y unos interactúan caprichosamente entre ellos y,
también, con el medio ambiente. Es decir, el desafío
pasa por hacer que la computación cuántica pueda
tolerar y corregir los fallos a gran escala dentro del
propio sistema. Ahora bien, esa corrección de errores
cuánticos funciona solo si el ruido es débil y fracasa
estrepitosamente cuando resulta generalizado y
afecta a muchos qbits al mismo tiempo. Por lo pronto,
la salida de semejante laberinto apunta hacia
entornos de bajísimas temperaturas en los que los
átomos y moléculas convenientemente enfriados
reducen sus errores.
Por todo lo anterior, Preskill lanzaba hace siete años
una inquietante pregunta a la comunidad científica:
¿Cómo podrían los ordenadores cuánticos cambiar el
mundo? Para acto seguido indicar que "las
predicciones nunca son fáciles, pero sería
especialmente presuntuoso creer que nuestras
limitadas mentes clásicas pueden adivinar el curso
futuro de la ciencia de la información cuántica.
Alcanzar la supremacía cuántica y la exploración de
sus consecuencias será uno de los grandes retos a los
que se enfrentarán la ciencia del siglo XXI, y nuestra
imaginación no está bien equipada para visualizar las
recompensas científicas de la manipulación de
estados cuánticos altamente enredados, o el potencial
beneficioso de las tecnologías cuánticas avanzadas. A
medida que nos elevamos al llamado del enredo
frontera, debemos esperar lo inesperado".
Satya Nadella, consejero delegado de Microsoft, tiene
claro que el crecimiento exponencial en la potencia
de la computación permitirá resolver problemas
relacionados con el cambio climático, la producción
de alimentos o el descubrimiento de fármacos. IBM
apunta hacia la inteligencia artificial, como desveló en
la última feria Consumer Electronics Show (CES) de
Las Vegas, del pasado enero de 2019, donde el
gigante azul presumió con su 'Q System One',
considerado por la compañía como el primer
ordenador cuántico independiente.
Clave para entender el
mundo
Fue el matemático y físico alemán Max Planck el
primero en dejar formuladas las teorías cuánticas ya
en 1900. Sus trabajos, que le hicieron merecedor del
Nobel de Física en 1918, nos han ayudado desde
entonces a entender cómo funciona el mundo tal y
como lo conocemos. Más tarde, el norteamericano
Richard Feynman -también Nobel de Física en 1965inició el trabajo de redes neuronales y nuevos
sistemas de computación. El sucesor de todos ellos
ahora es el español Juan Ignacio Cirac, también firme
candidato al galardón de la Real Academia de las
Ciencias de Suecia. La carrera en la que están
inmersos los gigantes tecnológicos y los Gobiernos
surge de aquellos principios de Planck, desarrollados
más tarde por Feynman y en las dos últimas décadas
por Cirac.
Como el primer cohete que llegó al
espacio: el ordenador cuántico de
Google logra la supremacía
resolviendo un problema de
10.000 años en 200 segundos
Primera escalada significativa de un ordenador
cuántico sobre uno convencional
El ordenador cuántico funciona con bits que equivalen a
la vez a 0 y 1
El logro de Google ha sido contestado por IBM, que lo
rechaza
Patricia C. Serrano
24/10/2019 - 10:08 Actualizado: 13:48 - 24/10/19
Ya lo dijo el físico ganador del Nobel Richard Feynman:
"Si crees que has entendido la mecánica cuántica, es
que no has entendido nada". Así que tómense con
calma lo que viene a continuación. Hace unas horas, la
noticia se ha hecho oficial: Google ha logrado que su
ordenador cuántico Sycamore resuelva en 3 minutos y
20 segundos un problema que una computadora
convencional hubiera resuelto en unos 10.000 años.
Es lo que se conoce en la comunidad científica como
'supremacía cuántica', el penúltimo grial de la
investigación que supone que un problema u operación
sólo pueda ser solucionado por un ordenador cuántico,
ya que uno convencional tardaría una cantidad de
tiempo impracticable. O ni siquiera alcanzaría a
hacerlo.
Sundar Pichai, director ejecutivo de Google, ha
comparado el logro de su equipo de investigación con
lo que supuso el lanzamiento del primer cohete que
logró atravesar la atmósfera terrestre y adentrarse en el
espacio exterior. "Para los que trabajamos en ciencia y
tecnología, es el gran momento que estábamos
esperando, el hito más significativo en la búsqueda de
transformar en realidad la computación cuántica", ha
escrito en su blog después de que los resultados de la
investigación hayan sido publicados en la
revista Nature.
el mundo cuántico, una partícula
ede ser materia y onda a la vez,
ede atravesar una pared como un
tasma o, simplemente, chocar
tra ella. O mejor aún, hacer las dos
as simultáneamente hasta que
uien la observa y se decanta por un
ado
¿Qué tiene de especial Sycamore, el ordenador
cuántico de Google, para tardar sólo 200 segundos en
resolver un cálculo numérico que el computador
convencional más potente del mundo resolvería en
10.000 años? Aquí volvemos a Richard Feynman y a la
apertura mental requerida para entender -o no
entender- cómo opera la mecánica cuántica.
Estas leyes que desafiaron la física de Newton
establecen un nuevo funcionamiento que rige la
naturaleza y el universo a nivel subatómico y que es
imposible de observar en el mundo que tenemos
delante de nuestros ojos. En el mundo cuántico, una
partícula puede ser materia y onda a la vez, puede
atravesar una pared como un fantasma o, simplemente,
chocar contra ella. O mejor aún, hacer las dos cosas
simultáneamente hasta que alguien la observa y se
decanta por un estado. Traducido a la computación,
esto significa que, si un ordenador tradicional procesa
la información en bits que tienen valor de 0 ó 1, su
'primo' cuántico lo hace con qubits que equivalen a 0 y
1 a la vez. Es lo que se llama superposición, y provoca
una ruptura en las fronteras dibujadas antes, porque
todas las posibilidades y combinaciones son
consideradas en el proceso de resolución.
oprocesador Sycamore. Imagen: Google.
Lo que ha hecho Google es desarrollar un
microprocesador que enlaza un total de 54 qubits. En
su experimento, los investigadores han conseguido que
53 de los qubits, conectados entre sí por un patrón
entramado, interactúen en este fantástico estado
cuántico. "Este incremento dramático de la velocidad en
relación a todos los algoritmos clásicos es una
manifestación experimental de la supremacía cuántica
para esta tarea específica", ha aseverado el equipo de
investigación, liderado por la firma de inteligencia
artificial Frank Arute de Google.
¿Para qué sirve la
computación cuántica?
Sundar Pichai, pese a la celebración después de 13 años
de trabajo en este proyecto, advierte de que están en el
inicio de lo que supondrá la aplicación de esta
tecnología en problemas del mundo real. Aún pasarán
años hasta que la computación cuántica tenga algo que
decir en asuntos como el cambio climático o las
enfermedades. Pero lo hará. "La computación cuántica
nos da la mejor oportunidad posible de entender y
simular el mundo natural en su nivel molecular. Con
este hito estamos un paso más cerca de aplicar la
cuántica a, por ejemplo, diseñar baterías más eficientes,
fabricar fertilizantes reduciendo energía o encontrar
moléculas para sintetizar medicamentos más efectivos",
ha explicado el CEO de Google.
ordenador cuántico funcionando a
no rendimiento podría romper
lmente la criptografía que protege
o lo que nos rodea en el universo
tal
Pero más allá de curar el cáncer o desarrollar procesos
menos contaminantes, la computación cuántica ha
adquirido un valor fundamental en los departamentos
de Defensa y Seguridad Nacional de las grandes
potencias mundiales por un motivo: la encriptación. Un
ordenador cuántico funcionando a pleno rendimiento
podría romper fácilmente la criptografía que protege
todo lo que nos rodea en el universo digital. Descifraría
códigos considerados indescifrables en la actualidad y
se convertiría en el espía perfecto. No es casualidad que
EEUU y China libren una guerra bastante menos ruidosa
por desarrollar el computador cuántico. Sin embargo, el
nivel requerido para romper la codificación más
compleja en la computación de qubits todavía no está
al alcance de ningún gobierno.
La controversia con IBM
El hito anunciado y publicado por Google tuvo hace
unos días contestación por parte de IBM, cuando el
primer documento sobre su investigación fue filtrado.
La empresa tecnológica, rival directo de Google en el
desarrollo del ordenador cuántico, ha desmentido que
se cumplan las condiciones descritas por el científico
John Preskill en 2012 para aludir a la 'supremacía
cuántica'. Es decir, que un computador de este tipo
logre resolver algo irresoluble por uno ordinario. IBM
ha asegurado que los 10.000 años que atribuye Google
a su ordenador Summit, el más potente a día de hoy,
para resolver la operación conseguida por Sycamore en
3 minutos y 20 segundos, no son tales. ¿Cuál es el nexo
entre la física
cuántica y la
matemática pura?
IBM ha explicado que un grupo de sus investigadores
ha estimado que Summit podría solucionar la operación
realizada por Sycamore no en 10.000 años, sino en dos
días y medio. E incluso menos, depurando el algoritmo
que utilizan introduciendo mejoras en la programación
y en el hardware del ordenador. "Hay que ser muy
prudente con las expectativas", advirtió hace unos días
Bob Sutor, vicepresidente de estrategia y ecosistema de
IBM.
Ahora, con la publicación oficial de los resultados de
Google en Nature, será el turno de que IBM publique
sus conclusiones. La controversia quedará como una
metáfora más del misterioso y surrealista mundo en el
que danzan las partículas cuánticas.
Relacionados
La UE impulsa un manifiesto a favor de la computación
cuántica
La UE impulsa un manifiesto a
favor de la computación cuántica
EFE
17/05/2016 - 14:49
La Comisión Europea (CE) y el Gobierno de Holanda
han presentado un manifiesto en favor de la
computación cuántica firmado por 3.400
representantes de organizaciones científicas,
industriales y gubernamentales implicadas en el
desarrollo de esta tecnología.
El manifiesto, bautizado como Quantum Manifesto y
presentado por el comisario europeo de Economía y
Sociedades Digitales, Günther Oettinger, y el ministro
holandés de Economía, Henk Kamp, identifica
"prioridades futuras en la computación cuántica" y
adelanta que estas tecnologías "tendrán un gran
impacto en la sociedad y la economía".
Expuesto por primera vez en un congreso sobre
computación cuántica que se celebra esta semana en
Amsterdam, el Quantum Manifesto será presentado
en el próximo Consejo de Competitividad de la UE el
26 de mayo.
En un comunicado, Oettinger hizo hincapié en que
Europa "quiere ser líder en la carrera global del
desarrollo de la computación cuántica. Nuestro
objetivo es poner en marcha una iniciativa ambiciosa
y emblemática a gran escala para desbloquear todo
el potencial de la computación cuántica, acelerar su
desarrollo y llevar productos comerciales al mercado
de consumo europeo", explicó el comisario.
En esta línea se manifestó el ministro holandés, que
apuntó que el desarrollo de esta tecnología "puede
proporcionar un aumento radical de la capacidad y
precisión en la comunicación y la informática".
Por tanto, la computación cuántica "tiene el potencial
de transformar las industrias y los mercados globales,
lo que conducirá a la prosperidad y el crecimiento
sostenible en Europa", declaró Kamp, anfitrión de la
conferencia en el marco de la presidencia holandesa
de la UE.
Por otro lado, Oettinger insistió que en el desarrollo
de estas tecnologías "la cooperación es esencial para
tener éxito", por lo que pidió "actuar conjuntamente a
nivel europeo para estar a la altura de esta
importante iniciativa". La Comisión recordó además
en su nota que recientemente propuso una partida de
1.000 millones para la tecnología cuántica.
¿Qué es la computación cuántica?
Mientras que la computación clásica está basada en
bits, con los que se puede traspasar el mundo real a
un mundo binario de ceros y unos -todo lo que hay
detrás del ordenador que usamos se escribe con 0 y
1- la computación cuántica está basada en qubits, que
no sólo pueden ser ceros y unos, sino ser un 0 y un 1
a la vez, lo que da mayor velocidad de
procesamiento.
Esto provoca que el entorno computacional cuántico
tenga el potencial de resolver problemas intratables
por los ordenadores actuales, y que sea útil para la
optimización de algoritmos y el encriptado de
información.
El manifiesto ya ha sido suscrito por representantes
de empresas como IBM, Airbus o Toshiba, junto a
miembros de universidades como Oxford, Harvard,
Cambridge o la Complutense de Madrid, así como
trabajadores del Centro Superior de Investigaciones
Científicas (CSIC) español.
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Lo enchufa a internet para que cualquier científico
pueda probarlo
IBM quiere liderar de nuevo el desarrollo del hardware
elEconomista.es
4/05/2016 - 11:07
Podría ser un titular de los años 80 y principios de los
90, pero lo cierto es que IBM está a punto de
revolucionar la informática... otra vez. La compañía
estadounidense era hasta esta semana sólo una más
entre un puñado de gigantes de la tecnología que
intentan desarrollar un computador de tecnología
cuántica, pero acaba de confirmar que tiene entre
manos un procesador superconductor que puede
darle la victoria en esa carrera tecnológica, y quiere
convencer a la comunidad científica de que funciona.
Con ese fin, IBM ha lanzado un sitio web para que
programadores externos a la compañía e
investigadores pongan a prueba su nuevo chip con
todo tipo de algoritmos. "Queremos que la gente
aprenda a pensar de forma diferente y a programar
un ordenador cuántico", afirma Jerry Chow, que dirige
el programa de investigación en la revista del
prestigioso MIT.
El lanzamiento de la página web no es sólo un
ejercicio de transparencia científica, sino que también
demuestra que IBM va en serio con la computación
cuántica, puesto que hasta ahora era muy difícil
conseguir que uno de estos ingenios funcionase de
manera lo suficientemente estable como para
permanecer conectado durante 24 horas al día, 7 días
a la semana, a internet.
La computación cuántica es tan revolucionaria que los
científicos sólo han comenzado a desarrollar su
enorme poder para realizar cálculos, y se basa en
varias propiedades de la física cuántica, encargada de
explicar el comportamiento de las partículas más
pequeñas del universo: la superposición (dos estados
cuánticos pueden coexistir al mismo tiempo) y el
entrelazamiento (el estado cuántico de dos partículas
diferentes está correlacionado).
Mientras que en los chips convencionales la
computación se realiza a partir de bits -dos estados
de información en código binario: 0 y 1-, en los chips
cuánticos la unidad de cálculo es el qubit, o bit
cuántico. Su poder es teóricamente mayor por el
hecho de que en un qubit ambos estados de
información pueden coexistir al mismo tiempo, así
que tendríamos tres estados simultáneos (0, 1, y
ambos a la vez).
La pega principal es que la fragilidad del modelo
teórico usado incrementa la falibilidad de los chips
cuánticos. Por eso, un ordenador cuántico necesitaría
trabajar con cientos o miles de millones de qubits,
para poder ejecutar las rutinas de corrección de
errores necesarias para afinar su funcionamiento. Por
el momento, el mejor chip que Google ha
desarrollado tiene nueve qubits, mientras que IBM
está trabajando entre cinco y siete qubits.
Una posibilidad intermedia para poder aprovechar (y
demostrar) el poder de esta ueva computación sería
desarrollar un ordenador cuántico 'analógico', una
especie de máquina a mitad de camino entre ambas
tecnologías que, con apenas 50 qubits podría
utilizarse para cálculos que hoy son sencillamente
imposibles y que permitirían desentrañar algunos
misterios sobre la química de materiales o la
inteligencia artificial.
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superordenador cuántico ya
funciona
La actual tecnología basada en transistores se
agotará algún día
elEconomista.es
9/12/2015 - 10:22
Investigadores del departamento de inteligencia
artificial de Google han logrado esta semana que el
ultramoderno computador que la compañía adquirió
en 2013, y que se basa en tecnología cuántica, haya
superado a las máquinas convencionales por primera
vez en la historia. Así lo asegura el gigante de
internet, propietario junto a la NASA de uno de estos
aparatos, en cuyo corazón hay un chip
superconductor a una temperatura cercana al cero
absoluto.
"Es una tecnología que podría cambiar la manera de
hacerlo todo", explicaba en una conferencia de
prensa Deepak Biswak, director de nuevas tecnologías
del centro de investigación que la agencia espacial
tiene junto a Google en Mountain View, California.
Allí está instalada esta bestia de la computación,
fabricada por una empresa canadiense, y que utiliza
la tecnología matemática conocida como algoritmo
del temple cuántico (quantum annealer). Sin
embargo, hasta este reciente descubrimiento muchos
científicos dudaban de la efectividad de la máquina
fabricada por D-Wawe.
Para los matemáticos escépticos con mayores
conocimientos de computación, Google ha
publicado un paper en el que explica con detalle el
procedimiento.
Para el común de los mortales, la tecnología no es
demasiado sencilla de explicar. Tal como señalaba
hace poco más de un mes el ultrasecreto laboratorio
de Los Álamos, que se acaba de comprar una
máquina de D-Wave, "la Ley de Moore -que explica
que el número de transistores que caben en un
circuito dado se duplican cada dos años) y el Escalado
de Dennard Scaling -que predice que la eficiencia
energética crece exponencialmente a una tasa más o
menos similar- están a punto de alcanzar un techo".
"Mas allá de esa frontera", explica un responsable de
Los Álamos, "está el final de la actual era de
computación, por eso hacen falta nuevas tecnologías
e ideas".
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[1512.02206] What is the Computational Value of Finite Range Tunneling?
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Quantum Physics
[Submitted on 7 Dec 2015 (v1), last revised 22 Jan 2016 (this version, v4)]
What is the Computational Value of Finite Range Tunneling?
Vasil S. Denchev, Sergio Boixo, Sergei V. Isakov, Nan Ding, Ryan Babbush, Vadim Smelyanskiy, John Martinis, Hartmut Neven
Quantum annealing (QA) has been proposed as a quantum enhanced optimization heuristic exploiting tunneling.
Here, we demonstrate how finite range tunneling can provide considerable computational advantage. For a
crafted problem designed to have tall and narrow energy barriers separating local minima, the D-Wave 2X
quantum annealer achieves significant runtime advantages relative to Simulated Annealing (SA). For instances
with 945 variables, this results in a time-to-99%-success-probability that is \sim 10^8 times faster than SA
running on a single processor core. We also compared physical QA with Quantum Monte Carlo (QMC), an
algorithm that emulates quantum tunneling on classical processors. We observe a substantial constant overhead
against physical QA: D-Wave 2X again runs up to \sim 10^8 times faster than an optimized implementation of
QMC on a single core. We note that there exist heuristic classical algorithms that can solve most instances of
Chimera structured problems in a timescale comparable to the D-Wave 2X. However, we believe that such
solvers will become ineffective for the next generation of annealers currently being designed. To investigate
whether finite range tunneling will also confer an advantage for problems of practical interest, we conduct
numerical studies on binary optimization problems that cannot yet be represented on quantum hardware. For
random instances of the number partitioning problem, we find numerically that QMC, as well as other algorithms
designed to simulate QA, scale better than SA. We discuss the implications of these findings for the design of
next generation quantum annealers.
Comments:
17 pages, 13 figures. Edited for clarity, in part in response to comments. Added link to benchmark instances
Subjects:
Quantum Physics (quant-ph)
Journal reference: Phys. Rev. X 6, 031015 (2016)
DOI:
10.1103/PhysRevX.6.031015
Cite as:
arXiv:1512.02206 [quant-ph]
(or arXiv:1512.02206v4 [quant-ph] for this version)
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Ciencia
¿Cuál es el nexo entre la física
cuántica y la matemática pura?
Operaciones matemáticas. Imagen: Flickr
8:00 - 11/11/2015
En 1655, el matemático Inglés John Wallis publicó un
libro en el que derivó una fórmula para pi como el
producto de una serie infinita de relaciones. Ahora,
investigadores de la Universidad de Rochester, en
Nueva York, Estados Unidos, han encontrado la
misma fórmula en los cálculos de mecánica cuántica
de los niveles de energía de un átomo de hidrógeno,
como describen en un artículo sobre su trabajo que
se publica en Journal of Mathematical Physics.
"No estábamos buscando la fórmula de Wallis para pi.
Simplemente, cayó en nuestro regazo", relata Carl
Hagen, físico de partículas en la Universidad de
Rochester. Habiendo notado una tendencia
interesante en las soluciones a un conjunto de
problemas que había desarrollado para los
estudiantes en una clase en la mecánica cuántica,
Hagen reclutó al matemático Tamar Friedmann y
ambos se dieron cuenta de que esta tendencia fue,
de hecho, una manifestación de la fórmula de Wallis
para pi.
"Fue una completa sorpresa. Salté hacia arriba y
hacia abajo cuando llegamos a la fórmula de
Wallis en ecuaciones para el átomo de
hidrógeno", cuenta Friedmann. "Lo especial es que
se pone de manifiesto una hermosa conexión entre la
física y las matemáticas. Me parece fascinante que
una fórmula puramente matemática del siglo XVII
caracterice un sistema físico que fue descubierto 300
años después", añade.
En la mecánica cuántica, se puede emplear una
técnica llamada enfoque variacional para aproximar
los estados de energía de los sistemas cuánticos,
como moléculas, que no se pueden resolver con
exactitud. Hagen estaba enseñando la técnica a sus
alumnos cuando decidió aplicarlo a un objeto del
mundo real: el átomo de hidrógeno. El átomo de
hidrógeno es en realidad uno de los sistemas
mecánicos cuánticos raros cuyos niveles de energía se
pueden resolver con exactitud, pero aplicando el
enfoque variacional y luego comparando el resultado
con la solución exacta, los estudiantes podrían
calcular el error en la aproximación.
Cuando Hagen comenzó a resolver el problema él
mismo, de inmediato se dio cuenta de una tendencia.
El error del enfoque variacional era alrededor del 15%
para el estado fundamental del hidrógeno, 10% para
el primer estado excitado y cada vez menor a medida
que los estados excitados se hacían más grandes. Esto
era inusual, ya que el enfoque variacional
normalmente sólo da buenas aproximaciones de los
niveles de energía más bajos.
Hagen reclutó a Friedmann para que echara un
vistazo a lo que sucedería con el aumento de la
energía y encontró que el límite de la solución
variacional se acerca al modelo de hidrógeno
desarrollado por el físico Niels Bohr en el siglo XX,
que representa a las órbitas del electrón como
perfectamente circulares. Esto se podría esperar del
principio de correspondencia de Bohr, que establece
que para las órbitas de grandes radios, el
comportamiento de los sistemas cuánticos puede ser
descrito por la física clásica.
"En las órbitas de energía más baja, la trayectoria del
electrón es borrosa y dispersa -explica Hagen-. En los
estados más excitados, las órbitas se vuelven más
claramente definidas y la incertidumbre en el radio
disminuye". De la fórmula para el límite de la solución
variacional a medida que la energía aumentó, Hagen
y Friedmann fueron capaces de sacar la fórmula Wallis
para pi.
La teoría de la mecánica cuántica se remonta a
principios del siglo XX y la fórmula de Wallis ha
existido durante cientos de años, pero la conexión
entre las dos había permanecido oculta hasta ahora.
"La naturaleza había mantenido este secreto durante
los últimos 80 años -apunta Friedmann-. Me alegro
de que lo reveláramos".
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Las matemáticas también
pueden acabar con la
delincuencia
La policia de Los Ángeles. Imagen: Flickr/LAPD
EcoDiario.es
8/10/2015 - 17:12
Las matemáticas pueden servir para reducir la
delincuencia. O sino que se lo pregunten a la policía
de Los Ángeles. Los delitos han caído drásticamente
en la ciudad desde que los agentes utilizan una
predicciones de los crímenes hechos a partir de un
algoritmo.
Según informa Europa Press, este método predice el
lugar y el tiempo en el que se va a producir el crimen,
de esta manera la policía consigue impedirlo. Como el
método ha sido tan exitoso - la criminalidad ha
disminuido considerablemente en los últimos 21
meses-, la policía lo ha ampliado a buena parte de las
comisarías de la ciudad.
Datos de robos, de dónde se producen y del
momento sirven para hacer un algoritmo que hace
que la policía se presente en el lugar cuando el delito
se va a cometer y de esta manera se evite. Según
cálculos de los investigadores si esta técnica se
utilizase en toda la ciudad, se podrían llegar a ahorra
unos nueve millones de dólares al año.
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Las matemáticas explican la perfección nadando del
tibu
Tecnología
IBM impulsa la computación
cuántica: prepara su primer
'superordenador' para negocios y
centros científicos
Científicas de IBM en computación cuántica examinan un refrigerador en el laboratori
elEconomista.es
6/03/2017 - 14:29
IBM ha anunciado hoy la primera iniciativa industrial
para construir y comercializar sistemas de
computación cuántica universales. Estos sistemas y
servicios cuánticos, bautizados como IBM Q, se
proporcionarán a través de la plataforma IBM Cloud y
permitirán resolver problemas que actualmente son
demasiado complejos para los ordenadores de
computación clásica. Se estima que las futuras
aplicaciones de computación cuántica podrían
abarcar áreas como la medicina y los materiales,
servicios financieros e inteligencia artificial, entre
otros.
Mientras que las tecnologías que se ejecutan
actualmente sobre ordenadores clásicos pueden
encontrar patrones y hacer descubrimientos
escondidos en una ingente cantidad de datos
existentes; los ordenadores cuánticos por su parte
vienen a ofrecer soluciones a problemas en los que
los patrones no se pueden identificar porque no
existen los datos y porque el número de posibilidades
que se tendría que analizar es tan enorme que un
ordenador clásico no podría procesarlo jamás.
Esto se consigue gracias a que mientras que la
computación clásica está basada en bits, con los que
se puede traspasar el mundo real a un mundo binario
de ceros y unos -todo lo que hay detrás del
ordenador que usamos se escribe con 0 y 1- la
computación cuántica está basada en qubits, que no
sólo pueden ser ceros y unos, sino ser un 0 y un 1 a la
vez, lo que da mayor velocidad de procesamiento.
Esto provoca que el entorno computacional cuántico
tenga el potencial de resolver problemas intratables
por los ordenadores actuales, y que sea útil para la
optimización de algoritmos y el encriptado de
información.
A partir de ahora, el programa IBM Quantum
Experience permite que cualquiera que se conecte al
procesador cuántico de IBM a través de la nube IBM
Cloud para hacer experimentos y algoritmos, trabaje
con los bits cuánticos individuales y pueda investigar
los tutoriales y las simulaciones que pueden hacerse
con la computación cuántica.
"Tras Watson y blockchain, creemos que la
computación cuántica proporcionará la nueva oleada
de servicios que se distribuirán a través de la
plataforma IBM Cloud. Promete ser la próxima gran
tecnología que impulse una nueva era de innovación
industrial", explica Arvind Krishna, vicepresidente
sénior de nube híbrida en IBM Research.
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Aplicación real
Desde el departamento de investigación de la
compañía apuntan que su intención es construir
sistemas IBM Q para ampliar las aplicaciones de la
computación cuántica. La potencia de un ordenador
cuántico se expresará a través de la métrica 'Volumen
Cuántico', que incluye el número de qubits, la calidad
de las operaciones cuánticas, la conectividad del qubit
y el paralelismo cuántico. Como un primer paso para
incrementar dicho volumen, su objetivo es construir
en los próximos años sistemas con aproximadamente
50 qubits.
Para ello lograr una aplicación real de esta tecnología,
la compañía busca colaboraciones con socios de la
industria para desarrollar aplicaciones que impulsen la
velocidad de los sistemas cuánticos.
Una de las primeras y más prometedoras áreas de
aplicación para la computación cuántica será la
química. "En una simple molécula de cafeína el
número de estados cuánticos en las moléculas crece
sorprendentemente rápido, tan rápido que ni toda la
memoria de computación convencional que los
científicos pudieran construir podría contenerlo",
indican desde IBM, por ello, han desarrollado técnicas
para explorar de forma eficiente la simulación de
problemas en química sobre procesadores cuánticos.
También se están realizando demostraciones
experimentales de varias moléculas. En el futuro, el
objetivo será ampliarlas a moléculas más complejas e
intentar predecir propiedades químicas con una
precisión mayor que la que hacen los ordenadores
clásicos.
Además de en la química, las futuras aplicaciones de
computación cuántica podrían abarcar desde la
medicina - desenredando complejas interacciones
moleculares y químicas podría llevar al
descubrimiento de nuevas medicinas y materiales-;
hasta logística, descifrando trayectorias óptimas a lo
largo de sistemas globales de sistemas que permitan
optimizar envíos; por ejemplo, para optimizar la
gestión de las flotas de transporte para realizar envíos
durante un periodo vacacional; pasando por servicios
financieros (modelizaciones de datos para aislar
factores de riesgo) o la Inteligencia Artificial.
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diseñar el superordenador cuántico
Ecoaula
Atos ofrece a investigadores y
estudiantes acceso gratuito
universal a su programa de
simulación cuántica myQLM
Es necesario impulsar la formación de estudiantes,
profesores, ingenieros e investigadores
Ecoaula.es
Madrid 10/09/2020 - 13:31
Atos, líder mundial en transformación digital, ha
decidido proporcionar su acceso universal y gratuito a
su programa de simulación cuántica myQLM, con el
objetivo de dotar a investigadores, estudiantes y
desarrolladores, de herramientas cuánticas destinadas
a impulsar avances sin precedentes en el cuidado de
la salud, la sostenibilidad medioambiental, los
procesos industriales o las finanzas.
Lanzado en 2019 y reservado inicialmente a los
usuarios de Atos Quantum Learning Machine (Atos
QLM), myQLM tiene como objetivo fomentar la
innovación en la informática cuántica. Ahora permitirá
a todos los investigadores, estudiantes y
desarrolladores de todo el mundo, descargar y utilizar
esta plataforma con la que la compañía tecnológica,
la cuarta en el mundo, da un paso más en su
compromiso de potenciar la comunidad de la
informática cuántica.
Lo cuántico tiene el potencial de cambiar el mundo tal
y como lo conocemos, impulsando avances en el
cuidado de la salud, la sostenibilidad medioambiental,
los procesos industriales o las finanzas. La carrera
actual para desarrollar una computadora cuántica
comercialmente viable ha sido fundamental para
aumentar la conciencia en todo el mundo, pero esta
revolución cuántica requiere más que sólo hardware.
Es necesario impulsar la formación de estudiantes,
profesores, ingenieros e investigadores para allanar el
camino a la aparición de los nuevos lenguajes de
programación, algoritmos y herramientas, todos ellos
esenciales para aprovechar el verdadero poder de la
informática cuántica.
Usando myQLM, cualquiera puede explorar las
capacidades de la computación cuántica, desde
experimentar con la programación cuántica hasta
lanzar simulaciones de hasta 20 qubits directamente
en su propio ordenador o incluso simulaciones más
grandes en el Atos QLM.
"La escasez de expertos cualificados es uno de los
próximos grandes desafíos para el desarrollo de las
tecnologías cuánticas. Al abrir el acceso a nuestro
entorno de programación cuántica myQLM,
esperamos ayudar a formar a la próxima generación
de científicos e investigadores de la computación y
fomentar una comunidad activa que dará forma al
futuro de la computación cuántica. Invitamos a todos
a descargar myQLM hoy y a unirse a nosotros en esta
aventura que cambia la vida", dijo Agnès Boudot,
Vicepresidenta Senior, directora de HPC y Quantum
en Atos.
myQLM viene con un completo conjunto de
herramientas:
- Una completa guía de usuario y tutoriales para
aprender más sobre la herramienta y sobre la
programación cuántica.
- Un foro de discusión donde los usuarios pueden
hacer preguntas, obtener las últimas noticias sobre
myQLM y su comunidad, iniciar conversaciones sobre
campos o temas específicos, obtener apoyo de la
comunidad o descargar material de formación.
- Un proyecto en GitHub, que incluye un repositorio
de contribuciones de myqlm en el que los usuarios
pueden empujar y promover sus contribuciones. El
proyecto también incluye los códigos fuente de los
módulos de interoperabilidad de myQLM - con Qiskit,
Rigetti Forest, Cirq, ProjectQ - así como el simulador
pyLinalg.
Atos, un pionero en
soluciones cuánticas
El ambicioso programa de Atos para anticipar el
futuro de la computación cuántica, el programa "Atos
Quantum", fue lanzado en noviembre de 2016. Como
resultado de esta iniciativa, Atos fue la primera
organización en ofrecer un módulo de simulación de
ruido cuántico dentro de su oferta Atos QLM.
Lanzado en 2017, Atos QLM se está utilizando en
numerosos países de todo el mundo, incluyendo
Alemania, Austria, Finlandia, Francia, India, Italia,
Japón, Países Bajos, Senegal, Reino Unido y Estados
Unidos, potenciando los principales programas de
investigación en varios sectores como la industria o la
energía. Recientemente, Atos amplió su cartera de
soluciones cuánticas con Atos QLM Enhanced (Atos
QLM E), una nueva gama de Atos QLM acelerada en
la GPU.