La computación cuántica ha sido aclamada como el futuro del procesamiento de datos, con la capacidad de realizar cálculos miles de veces más rápido que las supercomputadoras actuales y consumiendo mucha menos energía. En los últimos dos años, el único dispositivo que utiliza este concepto ya disponible comercialmente, el D-Wave One (DW1), ha duplicado su ya sorprendente capacidad. Y ahora tiene un sucesor que lo avergüenza.
Con un hardware que lo hace 300 000 veces más potente que su predecesor, D-Wave Two (DW2) alcanzó 100 soluciones en medio segundo en una prueba comparativa, brindando resultados 3600 veces más rápidos que las estaciones de trabajo más avanzadas que ejecutan algoritmos de optimización CPLEX de primer nivel. Las otras máquinas necesitaron media hora para lograr los mismos resultados.
¿Cómo funciona?
(Fuente de imagen: Reproducción/BBC)
La computación cuántica difiere del modelo clásico en su nivel más fundamental. Mientras que las computadoras tradicionales se basan en los estados binarios alternos de 1 y 0 para almacenar datos, las computadoras cuánticas permiten que sus «qubits» existan como 1, 0 o ambos simultáneamente, lo que se conoce como superposición.
Así, mientras una PC tradicional explora secuencialmente posibles soluciones a un problema de optimización matemática, el sistema cuántico observa simultáneamente todas las posibles soluciones y proporciona no solo la «mejor» respuesta, sino también 10.000 alternativas aproximadas en menos de un segundo, proceso conocido como «recocido cuántico».
Además, el modelo funciona de manera diferente a las computadoras tradicionales, que usan puertas lógicas para manipular bits. El sistema D-Wave utiliza una puerta adiabática, que puede leer los estados de energía más bajos de los qubits para encontrar una solución.
superar el pasado
Cuando se lanzó el DW1 original en mayo de 2011, presentaba un conjunto de chips de 128 qubit, que ya es mucho más rápido que la tecnología de supercomputadora existente, y los laboratorios de investigación y los contratistas de defensa contratados por el gobierno de los EE. UU. lo compraron fácilmente. Sin embargo, el nuevo DW2 deja todo eso atrás, con una matriz de nada menos que 512 qubits.
Cada qubit es un pequeño procesador superconductor que aprovecha los efectos de la mecánica cuántica, que a su vez se amplifican a medida que se conectan más qubits. Si los 509 qubits funcionales de DW2 estuvieran conectados entre sí, el sistema tendría 100 órdenes de magnitud más de potencia de procesamiento que su predecesor.
Sin embargo, dado que cada qubit en la computadora se comunica directamente con solo otros siete, formando nodos de ocho que se conectan entre sí, DW2 termina logrando «solo» un rendimiento 300,000 veces mejor que DW1. Nada que tirar, dado el enorme poder que ya tiene la primera versión.
los costos de energía
(Fuente de imagen: Reproducción/The Washington Post)
Sin embargo, tal fuerza no está exenta de algunas exigencias, y el DW2 necesita condiciones muy específicas para funcionar, sin mencionar las condiciones extremas. El dispositivo opera a una temperatura de solo 0,02 Kelvin, que es algo 150 veces más frío que las profundidades del espacio interestelar y está alarmantemente cerca del «cero absoluto». Todo esto en un vacío 10 mil millones de veces menor que la presión atmosférica estándar.
El dispositivo experimenta 50.000 veces menos interferencias magnéticas gracias al pesado blindaje que se le coloca. Sorprendentemente, todos estos valores se consiguen con un consumo de 15,5 kW, y el dispositivo ocupa un espacio de tan solo diez metros cuadrados, que es casi nada comparado con los miles de kilovatios y almacenes enteros que ocupan los superordenadores tradicionales.
Las principales empresas e instituciones como Google, la NASA y la Asociación de Investigación Espacial de las Universidades de EE. UU. adquirieron sus DW2 en mayo del año pasado, lo que ayuda a explicar por qué el gigante de las búsquedas compró empresas de desarrollo de IA y robótica. D-Wave Systems no proporciona un precio para el dispositivo, pero la BBC estima un costo de alrededor de US $ 15 millones (equivalente a alrededor de 34,7 millones de reales).