Sí, llegará el día en que los ordenadores cuánticos podrán realizar cálculos más allá del alcance incluso del superordenador convencional más poderoso. Pero, por ahora, construir y mantener esas máquinas continúa siendo inmensamente costoso.

En los últimos años, esta industria emergente ha comenzado a poner a disposición de investigadores y empresas algunas de las (relativamente) pocas máquinas cuánticas que existen a través de la nube.

Una start-up llamada Rigetti Computing acaba de desvelar un nuevo servicio Quantum Cloud Service (QCS) basado en su oferta existente, que incluye Forest, un kit de herramientas de software para la programación cuántica en la nube. Hay un premio de 1 millón de dólares (unos 862.000 de euros) para la primera persona o equipo que use QCS para demostrar que una máquina cuántica es capaz de probar lo que la compañía llama la "ventaja cuántica".

Rigetti lo define como una demostración de que una máquina cuántica puede ofrecer una solución de mayor calidad de forma más rápida o más económica para un problema importante y valioso que una máquina convencional. (Afirman que los detalles se darán a conocer el 30 de octubre).

La compañía también presentó recientemente el procesador cuántico más poderoso del mundo, un modelo de 128 cúbits que supera el récord anterior, el chip Bristlecone de 72 bits de Google (ver el contador de cúbits de la revista MIT Technology Review). Sin embargo, los usuarios de QCS estarán limitados al principio a un chip de 16 bits cuánticos. En su lanzamiento, el servicio también estará limitado a ciertos clientes y socios de Rigetti, pero más adelante estará mucho más disponible.

La razón por la cual existe tanto entusiasmo en torno a la computación cuántica es que, a diferencia de las máquinas convencionales, que usan bits digitales estándar que pueden representar el 1 o el 0, los cúbits pueden ser ambos al mismo tiempo. Agregar unos cuantos cúbits adicionales a una máquina y vincularlos a través de un fenómeno conocido como "entrelazamiento" genera un salto exponencial en la potencia del ordenador (ver Los ordenadores cuánticos ya están aquí, ¿qué haremos con ellos?).

A medida que la tecnología se desarrolla, la computación cuántica podría conducir a avances significativos en numerosos campos, desde la química y la ciencia de los materiales hasta la física nuclear y el aprendizaje automático.

La trampa de la velocidad

El físico nuclear de la Universidad de Tennessee (EE. UU.) Thomas Papenbrock ha utilizado los servicios en la nube de IBM y Rigetti para calcular la energía de enlace del deuterón, una partícula que consiste en un protón y un neutrón que forman el centro del átomo de deuterio (o hidrógeno pesado). Aunque es posible hacerlo con ordenadores convencionales, Papenbrock cuenta que está ansioso por usar máquinas cuánticas a través de la nube para aprender más sobre su potencial.

Para ejecutar tales experimentos, los investigadores a menudo programan sus propios ordenadores convencionales con algoritmos cuánticos híbridos, que luego usan interfaces de programación de aplicaciones (API, por sus siglas en inglés) para buscar los bits específicos de un cálculo en las máquinas cuánticas de la nube. Los resultados se envían de vuelta a los ordenadores convencionales.

Rigetti sostiene que su propio equipo y los usuarios de su servicio existente en la nube descubrieron que este enfoque creaba problemas de latencia, lo que ralentizaba el rendimiento de los algoritmos.

QCS aborda el problema con un centro de datos que contiene ordenadores cuánticos y convencionales en un sistema optimizado para ejecutar algoritmos híbridos completos. La empresa afirma que, en los próximos meses, los algoritmos cuánticos se ejecutarán de 20 a 50 veces más rápido en su QCS que en su configuración de la nube actual, y significativamente más rápido que eso.

El servicio también viene preconfigurado con Forest y otras herramientas para facilitar a los investigadores poner en marcha sus experimentos. "Estamos acortando el ciclo de aprendizaje para que las personas comiencen a probar y programar ya", explica el CEO y fundador de la compañía, Chad Rigetti.

Aunque QCS al principio dará acceso a los investigadores solo al chip de 16 cúbits de la compañía, con el tiempo también se podrá acceder a su último servidor a través de la nube, sostiene la compañía. La perspectiva de procesadores cuánticos más potentes entusiasma a investigadores como Papenbrock. "Con acceso a un chip de 128 cúbits, podríamos resolver algunos problemas fantásticos", afirma.

Movimientos en la nube

El nuevo servicio permitirá que incluso más investigadores accedan a una computación cuántica relativamente avanzada, y mantendrá a Rigetti en la primera fila de una actividad de nubes cuánticas en rápida expansión.

IBM ya permite a los miembros de su comunidad de QNetwork acceder a máquinas de 20 cúbits a través de la nube, y proporciona el acceso gratuito a máquinas de 5 y 16 bit cuánticos a través de una iniciativa llamada IBM Quantum Experience. El director de operaciones de IBM Research, Dario Gil, comenta que unos 97.000 usuarios han realizado un total de 5,8 millones de experimentos en este último servicio desde su lanzamiento en 2016.

En una conferencia reciente, la directora del negocio en la nube de Google, Diane Greene, explicó que la compañía está permitiendo que algunos clientes tengan acceso a un servicio cuántico en la nube, y las empresas tecnológicas asiáticas como Fujitsu de Japón y Alibaba de China también se han unido al club cuántico de la nube.