La computación cuántica no "competirá" con la IA y la HPC, sino que se combinará mutuamente... La clave para la popularización radica en el software

Se ha señalado que la computación cuántica, la inteligencia artificial y la computación de alto rendimiento (HPC) no son una competencia de suma cero en la lucha por la supremacía, sino que están convirtiéndose en complementos que, cuando se usan juntos, pueden ofrecer el máximo rendimiento. Sin embargo, la industria en general considera que el entorno de desarrollo todavía está en una etapa inicial, y que para popularizar la tecnología cuántica y mejorar la accesibilidad del software, esto se considera un tema central.

En el evento HPE World Quantum Day, en una entrevista con theCUBE, Dave Bellante diagnosticó que la combinación de CPU, GPU y procesadores cuánticos (QPU) para resolver problemas que anteriormente eran difíciles de abordar será el núcleo de la innovación tecnológica de próxima generación. Paul Gillin también enfatizó que, en realidad, el desarrollo de software para computación cuántica está casi en una etapa “primitiva”, y que se necesita un entorno de desarrollo estandarizado, fácil de manejar por cualquiera, similar a una “versión cuántica de Python”.

Desempeñará un papel de “acelerador” que apoyará el trabajo de los supercomputadores existentes a corto plazo

Los expertos creen que el efecto a corto plazo de la computación cuántica no consiste en reemplazar los flujos de trabajo existentes, sino en actuar primero como un “acelerador” que puede realizar más rápidamente algunas de las operaciones que manejan los supercomputadores. Tom Beck, del Laboratorio Nacional Oak Ridge, explicó que conectar computadoras cuánticas con HPC, donde algunas operaciones son manejadas por sistemas existentes y las más complejas en el campo cuántico por dispositivos cuánticos, es un camino realista.

La clave está en la velocidad y eficiencia de la transmisión de información entre los dos sistemas. Esto significa que la computación cuántica no cambiará inmediatamente todos los entornos de cálculo, sino que probablemente ingresará al campo empresarial en una arquitectura híbrida, encargándose con precisión de problemas específicos.

El Laboratorio Nacional Argonne también trabaja en integrar la computación cuántica en procesos de investigación en química y ciencia de materiales. Laura Schultz explicó que, en entornos tradicionales de HPC, los fenómenos cuánticos deben simularse, mientras que la computación cuántica puede abordar estos problemas de manera más directa. La estructura consiste en que el dispositivo cuántico realiza cálculos en un intervalo específico y luego transmite los resultados a un sistema de simulación basado en supercomputadoras para completar el resto del trabajo.

Las barreras para la adopción no están en el hardware, sino en la “ingeniería” y la pila de software

La computación cuántica tiene potencial para superar a los supercomputadores actuales en el seguimiento de comportamientos de neutrinos y otros problemas complejos a gran escala. También se ha mencionado su posible aplicación comercial en optimización logística o desarrollo de nuevos medicamentos. Sin embargo, debido a limitaciones físicas y desafíos de ingeniería, su adopción real es más lenta de lo esperado.

Kristy Beck, del Laboratorio Lawrence Livermore, señaló que en problemas químicos que sirven como base para interacciones farmacológicas, los efectos de la tecnología cuántica son prometedores, pero los problemas en sí son demasiado complejos, por lo que los resultados comerciales podrían tardar más en aparecer que en el campo de la logística.

Amir Shehata, del Laboratorio Nacional Oak Ridge, explicó que para mejorar la accesibilidad a la tecnología cuántica, es necesario rediseñar toda la pila tecnológica. En particular, los qubits, cuyo funcionamiento varía mucho según el hardware, presentan diferentes limitaciones: los superconductores tienen una vida útil corta y se degradan rápidamente, requiriendo un control temporal preciso; mientras que los átomos neutros tienen otras restricciones. Esto implica que el software cuántico debe, en última instancia, ser capaz de gestionar todos estos diferentes requisitos de hardware.

Añadió que la infraestructura de software cuántico probablemente no estará compuesta solo por tecnologías completamente desconocidas, sino que adoptará formas que puedan aprovechar recursos de cálculo ya familiares, como las GPU. Esto indica que la adopción de la computación cuántica podría seguir un camino conectado, en lugar de separado, del ecosistema actual de IA y HPC.

La clave está en “cuándo y qué tareas delegar a la computación cuántica”

También hay opiniones que dicen que el verdadero valor de la computación cuántica no radica en resolver todos los problemas, sino en delegar las tareas de cálculo más apropiadas en el momento óptimo. Gracias a la superposición y el entrelazamiento, los qubits pueden mostrar ventajas en problemas matemáticos complejos que requieren examinar múltiples soluciones simultáneamente.

Mikael Johansson, del Centro Finlandés de Ciencia y Tecnología de la Información (CSC), ejemplificó con la “transición verde”, señalando que la computación cuántica puede jugar un papel importante en el desarrollo de catalizadores más eficientes, baterías de próxima generación y imanes. Esto implica que en temas industriales como la transición energética y el desarrollo de materiales avanzados, el espacio de aplicación de la tecnología cuántica es enorme.

Por otro lado, Dieter Kranzlmüller, del Centro de Supercomputación Leibniz en Alemania, aclaró que la computación cuántica no reemplazará a los supercomputadores. Es más realista construir una estructura integrada en la que el sistema clasifique automáticamente las tareas y envíe algunas a los supercomputadores y otras a los dispositivos cuánticos.

El Centro de Supercomputación Pawsey en Perth, Australia, también está operando el proyecto “Setonix-Q” para que los investigadores puedan realizar experimentos en mecánica cuántica. Pascal Elahi afirmó que el objetivo no solo es atender a los investigadores cuánticos, sino también ampliar el acceso para más usuarios que deseen resolver problemas prácticos.

Aunque la computación cuántica aún no ha alcanzado una adopción generalizada, está expandiendo rápidamente las posibilidades industriales en una dirección que combina en lugar de reemplazar a la IA y HPC. Finalmente, el punto de inflexión del mercado quizás no dependa tanto del hardware más potente, sino de la rápida creación de entornos de software y infraestructura de integración que permitan a más desarrolladores e investigadores utilizarlos con facilidad.

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