El pionero de la computación cuántica D-Wave Quantum anunció el martes la disponibilidad general de su computadora cuántica de sexta generación, la ventaja2. La compañía dijo que el Advantage2 ofrece un rendimiento de mayor magnitud en comparación con su sistema anterior, ampliando las tareas que la compañía puede lograr en problemas de optimización.
La máquina incluso logra el objetivo de «supremacía» cuántica «, dice la compañía, a pesar del pasado altamente controvertido de ese término.
«Este es un momento realmente histórico tanto para D-Wave como para la industria de la computación cuántica», dijo el CEO de D-Wave, Alan Baratz, en una entrevista a través de Zoom. «Fundamentalmente, nuestra tecnología está haciendo algo que no se puede tocar clásicamente».
«Tenemos clientes que se ejecutan en producción, obtienen valor de nuestra tecnología hoy. Y todo lo que hemos hecho es facilitar el uso, para que nuestros clientes tengan un alto tiempo de actividad, y puede ser muy receptivo a sus necesidades. Esto nos está diferenciando fundamentalmente del resto de la industria».
«Es fundamentalmente un salto masivo en el rendimiento», dijo Trevor Lanting, director de desarrollo de D-Wave, en la misma entrevista.
La ventaja2 mejora su predecesor a lo largo de múltiples vectores. Lo más prominente, al hacer un total de 20 conexiones de cada uno de los 4,400 qubits a otros qubits, en comparación con las 15 conexiones en la ventaja original, la compañía puede duplicar el «tiempo de coherencia», la ventana estrecha en la que se pueden medir los cálculos cuánticos para obtener una salida antes de que el estado cuántico colapea.
«Duplicar la coherencia obtiene respuestas mucho más rápido», señaló Lanting, del orden de 10,000 veces más rápido que antes. Eso puede sonar contradictorio, pero una mayor coherencia conduce a una mayor precisión, por lo que se trata de cuánto tiempo se requiere para llegar a una respuesta de calidad aceptable.
Dos tipos de máquinas cuánticas
D-Wave se destaca de la mayoría de los otros proyectos de computación cuántica a lo grande, incluidas las máquinas de competidores IonQ y Rigetti Computing.
En la computación cuántica, hay dos enfoques de tecnología rival.
Un enfoque se llama modelo «GATE», donde IonQ y otros usan una variedad de tecnologías exóticas, como iones atrapados a representaciones de moda de otras y ceros que muestran propiedades mecánicas cuánticas, como enredos y túneles.
El modelo Gate busca crear una computadora cuántica universal que pueda simular cualquiera de los circuitos informáticos clásicos, como un «y» circuito o un circuito «Xor», de los cuales se puede diseñar cualquier operación legítima. Eso hace que tales máquinas sean aplicables de inmediato a problemas como resolver ecuaciones diferenciales.
La hipótesis es que el don de la naturaleza, la cuánta, permite que tales circuitos tradicionales funcionen de manera muy paralela, acelerando enormemente el cálculo.
Desde su fundación en 1999, D-Wave ha seguido un segundo enfoque, mucho menos de moda, llamado «recocido cuántico».
El arte metalúrgico del recocido, derivado del verbo «para quemar» en alemán antiguo, implica calentar una sustancia, como el metal, y luego permitir que se enfríe gradualmente, formando una forma nueva y más resistente.
Un algoritmo en una computadora simula el proceso metalúrgico: permite que las variables de un problema se calienten figurativamente, aflojando las restricciones sobre los valores que pueden tomar, para que se puedan probar más configuraciones posibles. A través de dicha prueba y error, los valores de un problema eventualmente se establecen en un estado estable de baja energía que es la solución a un problema.
D-Wave ha construido una versión cuántica. Al igual que un chip de computadora tradicional, el procesador D-Wave está compuesto por varias capas de metal dispuestas en una matriz de núcleos informáticos que se conectan entre sí a través de una malla de comunicaciones.
El diseño se fabrica para D-Wave bajo contrato con Skywater Technology de Bloomington, Minn.
El proceso de recocido no se presta a las operaciones universales de las computadoras Gate, pero hace que las máquinas de D-Wave sean muy buenas en un tipo de problema: la optimización. La optimización implica múltiples variables que tienen que fusionarse en un estado ideal para resolver un problema, como la programación de recursos o la gestión de la cadena de suministro.
La ventaja2 amplía el alcance de los problemas que la tecnología de recocido puede resolver haciendo malabares con más variables, dijo Baratz.
«Hoy, podemos resolver problemas que son de cientos o miles de decenas de miles de variables en rango», dijo. «En última instancia, necesitamos resolver problemas que están en decenas de millones de variables, esto comienza a abrir eso para nosotros».
Actualmente, D-Wave aborda una cuarta parte del mercado para la computación cuántica, los problemas de optimización, una capacidad exclusiva de la tecnología de recocido de la compañía. Otras dos categorías amplias que la máquina puede abordar, en última instancia, son los problemas de álgebra lineal y factorización, mientras que la cuarta ecuaciones diferenciales se limita a las máquinas estilo puerta.
«Entonces, podemos abordar aproximadamente las tres cuartas partes del mercado total direccionable, una cuarta parte de eso exclusivamente nuestro». En 20 años, solo la porción de optimización puede valer $ 200 mil millones anuales, dijo.
Abierto para negocios
La disponibilidad general de Advantage2 sigue a años de pruebas en la versión prototipo de la máquina por parte de algunos clientes de D-Wave, incluidos los ejecuciones de más de 20 millones de empleos de clientes en la máquina, dijo Lanting.
Veinticinco de las 2,000 principales corporaciones globales, incluidas MasterCard y el gigante de telecomunicaciones japonés NTT-Docomo, ya están utilizando la máquina, dijo Baratz.
Los clientes obtienen acceso a través del Servicio de Computación Leap Cloud de D-Wave. El costo es de $ 25,000 por trimestre para dos licencias de asientos de desarrollador, con lo que Baratz dijo que es «tiempo esencialmente ilimitado» en la computadora. Para las ejecuciones de producción, «cobramos por la aplicación», dijo, «basado en las características de la aplicación, cuán compleja es la aplicación,» con costos que van desde «pocos cientos de miles de dólares al año hasta unos pocos millones de dólares al año».
Los problemas de optimización son muy relevantes, me dijo Baratz, en medio de problemas de la cadena de suministro causados por la reordenamiento de los Estados Unidos de las tarifas y el comercio globales.
«Estos son tiempos desafiantes para las empresas», dijo. «Las empresas necesitan operar con mayor eficiencia para mantener el resultado final a la luz de todos estos desafíos».
Muchos de esos desafíos, dijo Barataz, «se puede abordar resolviendo problemas computacionales difíciles, ya sea descubrir cómo optimizar su cadena de suministro o descubrir cómo mejorar la eficiencia operativa en el negocio. En el centro de muchos problemas es resolver problemas de optimización difíciles. Y eso es lo que todo estamos tratados».
Baratz dijo que en un esfuerzo por garantizar que el servicio LEAP esté «siempre en la última generación», todas las máquinas en la nube se actualizarán con el tiempo para ventaja2.
D-Wave también vende un sistema completo para aquellos que pueden pagar el precio multimillonario. Es importante hacer ambas cosas, dijo Baratz. «Para nuestro gobierno e investigadores, los clientes que buscan explorar nuevos tipos de cargas de trabajo y una integración más estrecha con las supercomputadoras, necesitan ser dueños del sistema», dijo.
La compañía está trabajando en cómo capacitar a modelos de IA generativos, como modelos de idiomas grandes. «Se podría imaginar que los hiperscalers comprando estos sistemas también forman parte de su infraestructura de IA», dijo sobre Google y otros gigantes tecnológicos.
Reclamos de supremacía
Advantage2 ya tiene algunos datos científicos intrigantes para respaldarlos. En un artículo publicado en la edición de abril de The Scholarly Journal Science, los investigadores de D-Wave describen el uso de Advantage2 para resolver un problema complejo en la física de los materiales: medir un material magnético y extraer sus propiedades a medida que sufre lo que se llama una transición de fase.
La ventaja2, en una versión prototipo que ejecuta solo 1,200 qubits, se comparó con la supercomputadora fronteriza que se ejecuta en los Laboratorios Nacionales de Oakridge del Departamento de Energía de los Estados Unidos.
Según una medida, toma la ventaja 2 menos de un dólar de electricidad para calcular la solución al problema en comparación con lo que sería «la producción anual global (en consumo eléctrico) para las computadoras clásicas», dijo Lanting.
«Esto le está brindando herramientas para hacer cálculos que no solo están fuera del alcance de las supercomputadoras clásicas, sino que son realmente, fundamentalmente, mucho más eficientes energéticamente que cualquier otro medio para hacer estos cálculos difíciles», dijo Lanting.
Baratz se refiere al artículo como «el documento de la supremacía», que puede ser una fuente de controversia para algunos en el campo.
El documento en sí no utiliza el término «supremacía cuántica», que el físico John Preskill definió en 2012 significa resultados que «exceden enormemente» los de las computadoras tradicionales.
En cambio, el artículo de Ciencias se basa en la frase «Computación más allá de la clásica». El documento fue coautor de numerosos investigadores de instituciones de todo el mundo, señaló Baratz, lo que significaba que D-Wave no tenía control unilateral sobre el lenguaje.
Sin embargo, por su parte, Baratz está convencido de que realmente hay una supremacía demostrada por el sistema que está de acuerdo con la definición de Preskill.
«Creemos que lo que demostramos en el documento científico es la supremacía cuántica como John Preskill lo definió», dijo Baratz. «El documento realmente demostró que no puedes hacer esto de ninguna manera a través de medios clásicos».
«Durante la pandemia, hubo algunas personas que decían que deberíamos alejarnos del uso del término supremacía», dijo Baratz, refiriéndose a debates que difamaron el uso de la «supremacía» en su relación con la «supremacía blanca».
«Nunca hemos comprado eso porque creemos que la supremacía es el término mejor definido para lo que hemos logrado, y nadie más lo ha hecho todavía».
Otra área de investigación que está buscando D-Wave es lo que sería una «prueba de trabajo cuántica» para Blockchain Crypto, una forma de lograr las tareas de Bitcoin y Ether sin usar tanta energía.
«La idea sería producir una cadena de bloques más eficiente energéticamente que aproveche este cálculo de supremacía», dijo Baratz.
Una cadena de bloques en Quantum, por su naturaleza, sería un mercado para las ventas de computadoras, dijo Baratz, porque las máquinas que hacen pruebas de trabajo deben distribuirse a nivel mundial en lugar de ejecutar en un servicio en la nube.
Para que no te preocupes por la piratería cuántica de la cadena de bloques, la capacidad de superar el umbral del 50% de cómputo que mantiene la integridad de blockchain, «en este momento, no hay una forma de acortar el circuito que con la tecnología cuántica de hoy», dijo, aunque eso podría cambiar en el futuro.
La competencia no es competencia
Baratz no se inmuta por la reciente serie de anuncios de los gigantes tecnológicos de bolsillo profundo Google, Amazon y Microsoft.
«Ninguno de esos tres es una competencia para nosotros actualmente porque todos son sistemas de modelos de puerta, y estamos recociendo, y son aplicaciones diferentes».
Aún así, Baratz está feliz de opinar sobre las fortalezas relativas del grupo.
El procesador de Google Willow, anunciado en diciembre, es bastante impresionante, dice. «Fue un resultado muy fuerte», dijo. «Demostraron que reduce los errores», y que la reducción del error mejora a medida que aumenta el número de qubits de estilo de puerta.
El chip ocelot de Amazon, anunciado en febrero, «no era tan fuerte», dijo.
En cuanto al chip MajorANA1 de Microsoft, que ha generado controversia en el campo, «fue una farsa», dijo. «No demostraron ni un qubit, y mucho menos ocho».
Baratz no comentó sobre IonQ o Rigetti, aunque en el pasado, ha dicho que el enfoque de problemas de optimización del recocido es mucho más aplicable a la demanda actual del mercado que las máquinas de estilo de puerta de esas compañías.
Las tres compañías tienen ingresos relativamente pequeños en la actualidad, por lo que la cohorte cuántica todavía está en sus primeros días.
Una hoja de ruta para cuántica
Avanzando, la hoja de ruta para D-Wave implica un par de direcciones. La compañía está trabajando en una ventaja3, que tomará una nueva dirección para combinar múltiples chips en lugar de depender de un chip.
«Hasta ahora, ha sido sobre más qubits por chip», reflexionó Baratz. «Con Advantage3, estaremos interconectando chips porque creemos que nos permitirá escalar mucho más rápido. Piense en ello, 4,000 o 5,000 chips de qubit (combinados juntos) es de 20,000 qubits durante la noche», dijo, mientras que permite que solo establezca la barra más alta para la lanta. «Trevor sale al sudor frío porque tiene que entregarlo».
Otras adiciones importantes incluyen cálculos digitales dentro de los circuitos de recocido basados en analógicos. «Ahora estamos en el punto en que realmente podemos realizar algunos cálculos digitales dentro de la tela de recocido analógico», explicó Baratz, «que creemos que abrirá algunos casos de uso incrementales para nosotros».
Al mismo tiempo, «también estamos construyendo un sistema de modelo de puerta», dijo Baratz. «Los objetivos a corto plazo para eso son básicamente para demostrar los qubits de alta fidelidad y la corrección de errores para los qubits lógicos».
Los marcos de tiempo para Advantage3 y una computadora estilo puerta son vagos: «en algún momento en el futuro», dijo Baratz.
Cuando se le presionó, dijo: «Me encantaría poder mostrar algunos puntos de prueba en cada uno de ellos este año, pero aún tenemos mucho trabajo por hacer».
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