IBM y Cisco anuncian planes para construir una red de ordenadores cuánticos a gran escala y tolerantes a fallos

    “Conseguir que la informática cuántica alcance una escala útil no sólo consiste en construir máquinas individuales más grandes, sino también en conectarlas entre sí”, apunta Vijoy Pandey, Director General y Vicepresidente Sénior de Outshift by Cisco. “IBM está construyendo ordenadores cuánticos con grandes planes de ampliación, y nosotros estamos aportando redes cuánticas que facilitan la escalabilidad horizontal. Juntos, resolvemos este paradigma como un sistema completo, incluyendo el hardware para conectar los ordenadores cuánticos, el software para ejecutar los cálculos entre ellos y la inteligencia de red que los hace funcionar”.

    Ampliación de una red de computación cuántica distribuida

    IBM y Cisco pretenden explorar el desarrollo de hardware y software cuánticos que puedan conectar físicamente entre sí muchos ordenadores cuánticos a gran escala y tolerantes a fallos para formar una red de computación cuántica distribuida.

    Las empresas tienen como objetivo realizar una demostración inicial de prueba de concepto a finales de 2030, para lo que planean entrelazar qubits de varios ordenadores cuánticos independientes ubicados en distintos entornos criogénicos. Para ello, las empresas deberán inventar nuevas conexiones, incluyendo transductores ópticos de microondas y un stack de software de apoyo.

    La visión de Cisco para un centro de datos cuántico se basa en una arquitectura que podría hacer realidad la computación cuántica distribuida en un futuro próximo. Esta visión incluye un stack completo de hardware y software que tiene como objetivo preservar los frágiles estados cuánticos, distribuir los recursos de entrelazamiento, facilitar la teletransportación entre ordenadores cuánticos y sincronizar las operaciones con una precisión inferior al nanosegundo.

    Para ir más allá de la conexión entre dos ordenadores cuánticos separados pero físicamente cercanos, IBM y Cisco tienen previsto explorar cómo transmitir qubits a distancias más largas, como entre edificios o centros de datos. Para lograrlo, las empresas explorarán tecnologías de fotones ópticos y transductores ópticos de microondas, y estudiarán cómo pueden incorporarse a una red cuántica para transferir información cuántica según sea necesario.

    La conexión de múltiples ordenadores cuánticos requerirá una interfaz adecuada. IBM tiene previsto construir una unidad de red cuántica (QNU) que sirva de interfaz para una unidad de procesamiento cuántico (QPU), con el fin de convertir la información cuántica estacionaria de la QPU en información cuántica ‘volante’ a través de la QNU para luego conectarla a través de una red a múltiples ordenadores cuánticos.

    La red cuántica de Cisco tendría como objetivo distribuir los entrelazamientos a pares arbitrarios de estas QNUs bajo demanda para impulsar la transferencia de información cuántica necesaria para un algoritmo o aplicación cuántica determinados. Para lograrlo, Cisco está desarrollando un marco de protocolo de software de alta velocidad que puede reconfigurar de forma continua y dinámica las rutas de red para que los entrelazamientos puedan distribuirse a las QNUs cuando hayan terminado sus cálculos parciales.

    Juntas, las empresas tienen previsto investigar cómo un puente de red, compuesto por hardware novedoso y software de código abierto, podría utilizar los nodos de la red cuántica de Cisco para conectar muchas QPUs de IBM dentro de un centro de datos a través de su interfaz QNU. En el futuro, este enfoque podría ampliarse para conectar QPUs en múltiples centros de datos. Esto permitiría extender una red cuántica más grande a distancias aún mayores para sentar las bases de una futura Internet de computación cuántica.

    Los ordenadores cuánticos de IBM conectados por esta arquitectura podrían facilitar cargas de trabajo que requieren un gran esfuerzo computacional, incluyendo aquellas que necesitan recursos informáticos de alto rendimiento como parte de un marco de supercomputación centrado en la cuántica.

    Con este objetivo, IBM también está colaborando con el Centro de Materiales y Sistemas Cuánticos Superconductores (SQMS), dirigido por el Laboratorio Nacional de Aceleradores Fermi, en su calidad de miembro de cuatro de los Centros Nacionales de Ciencia e Investigación Cuántica del Departamento de Energía de los Estados Unidos. Juntos, IBM y el SQMS pretenden investigar cuántas QNUs podrían utilizarse en los centros de datos cuánticos, y tienen previsto realizar una demostración inicial de múltiples QPUs conectadas en los próximos tres años.

    Los cimientos de una Internet basada en la computación cuántica

    La creación de una red de computación cuántica distribuida y escalable abrirá el camino hacia un espacio computacional exponencialmente grande y permitirá la expansión de diversas tecnologías, lo que podría dar lugar a una futura Internet basada en la computación cuántica a finales de la década de 2030.

     Una Internet de computación cuántica ofrece un futuro en el que muchas tecnologías cuánticas distribuidas, como los ordenadores cuánticos, los sensores cuánticos y las comunicaciones cuánticas, estarán conectadas y compartirán información a distancia, por ejemplo, en una región metropolitana y, con el tiempo, a escala planetaria. Esta visión podría facilitar nuevas posibilidades, como comunicaciones ultra seguras o la monitorización precisa del clima, el tiempo y la actividad sísmica.

     IBM y Cisco también planean cofinanciar proyectos de investigación académica y colaborativos para promover un ecosistema cuántico más amplio, siguiendo una larga trayectoria de fomento de la investigación en laboratorios académicos y nacionales.

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