A finales de 2015, los líderes del equipo, IBM Emérito y Vicepresidente, Jay Gambetta y Jerry Chow, ahora Director de Desarrollo de Hardware Cuántico, con el apoyo de la comunidad científica, propusieron "alojar" un procesador cuántico en la nube. Para alcanzar esta etapa cualitativamente nueva, se necesitaron meses de trabajo conjunto de representantes de varios continentes, con el objetivo de desarrollar el ecosistema global de la computación cuántica.
Por ejemplo, el experto en software en la nube Ismael Faro fue invitado al grupo de trabajo para desarrollar el núcleo de la plataforma y la interfaz de usuario. Al grupo también se unió el diseñador externo Carl De Torres, quien trabajó en la apariencia de la aplicación. El grupo de trabajo quería centrarse en un dispositivo de cinco qubits. Las operaciones matemáticas llamadas puertas cuánticas vinculaban qubits en circuitos cuánticos. Los diagramas que mostraban circuitos y puertas parecían notas musicales en un pentagrama. Por lo tanto, el equipo quería una interfaz que les permitiera "componer" intuitivamente tales esquemas. En un par de días de descanso, Faro, que no tenía experiencia previa con dispositivos cuánticos, preparó un prototipo de una página web y una aplicación, y resultó ser exactamente lo que quería el grupo de trabajo.
Una maqueta del concepto de plataforma IBM Quantum Experience, creada en enero de 2016 (Foto: Ismael Faro)
Sin embargo, crear la interfaz era solo una parte del rompecabezas. El grupo necesitaba pensar completamente en el entorno de trabajo: cómo los usuarios interactúan con la aplicación, qué funciones y puertas pueden ver, cómo los usuarios enviarán trabajos al backend, cómo convertir trabajos en un ensamblador cuántico comprensible para dispositivos cuánticos de hardware y cómo poner en cola miles de trabajos posibles para un solo dispositivo.
El hardware también tenía que estar preparado. Dada la línea de tiempo, el grupo decidió no crear un dispositivo completamente nuevo, sino trabajar con el mejor procesador cuántico que ya tenían a su disposición.
La computación cuántica se pone en línea
Las computadoras cuánticas superconductoras consisten en una placa de circuito impreso con electrónica superconductora programada por pulsos de microondas. Estos procesadores están ubicados y conectados a la electrónica de control dentro de un refrigerador criogénico del tamaño de un balde. El refrigerador asegura que los qubits retengan sus propiedades superconductoras y estén expuestos a un mínimo ruido térmico o vibraciones causadas por el exceso de calor. Sin embargo, cualquier perturbación, incluso las vibraciones cotidianas de un edificio, puede hacer que los qubits se desvanezcan, es decir, "olviden" la información cuántica programada.
El investigador de IBM Quantum Computing Antonio Corcoles trabaja en una tableta en el IBM Quantum Lab junto a un refrigerador criogénico abierto
El investigador Antonio Córcoles ha estado involucrado en la calibración de los dispositivos para que los qubits respondan correctamente a los estímulos de entrada y mantengan los valores especificados el tiempo suficiente para realizar cálculos. Su equipo ha optimizado las configuraciones de cableado criogénico para lograr la mejor coherencia de qubit y velocidad de válvula.
Una vez que se estabilizó el comportamiento de los qubits, los investigadores debían asegurarse de que su rendimiento fuera reproducible y de que las puertas estuvieran dando los resultados esperados. Además, se requirió proporcionar calibración automática de dispositivos dos veces al día. El grupo tenía que garantizar el rendimiento del dispositivo para los usuarios y eliminar los fallos resultantes, así como anticipar cualquier problema que pudiera surgir para los usuarios que no están familiarizados con las limitaciones de los dispositivos cuánticos.
El sistema IBM Quantum Experience (ahora llamado IBM Quantum ) se puso en marcha el 4 de mayo de 2016. El goteo se convirtió rápidamente en una corriente tormentosa: en la primera semana, 7 mil usuarios se inscribieron para trabajar con IBM Quantum Experience, y al final de la segunda su número superó los 17 mil.
El diseño de un dispositivo IBM con cinco qubits superconductores (Crédito: IBM)
Quizás las lecciones más importantes se aprendieron en los primeros meses después del lanzamiento. El equipo analizó cientos de reseñas de usuarios y rastreó sus propias correcciones para mejorar la experiencia y agilizar el proceso para llevar más dispositivos cuánticos a producción. Mientras los empleados usaban el canal de Slack para corregir errores individuales en solicitudes individuales, se trabajó activamente para encontrar soluciones más permanentes. Esto fue para que el equipo pudiera volver a desarrollar nuevo hardware en lugar de actuar como un servicio de soporte técnico para una creciente flota de procesadores.
“Creo que el lanzamiento inicial fue extremadamente importante”, dice Korkoles. “Pero la escala del trabajo que hemos realizado ahora es asombrosa. Hemos traído decenas de dispositivos a la nube y los hemos puesto a disposición de desarrolladores de todo el mundo, a menudo de forma gratuita ".
IBM ha aprendido a crear dispositivos cuánticos estables, ponerlos en línea y automatizar algunos de los experimentos más importantes, incluidos los relacionados con la calibración de dispositivos. "Para ser honesto, poner una computadora cuántica en la nube requirió una revisión completa de nuestro pensamiento", explica Jay Gambetta, miembro de IBM y vicepresidente de Computación Cuántica. "Vemos estos dispositivos no como objetos de experimentos de laboratorio, sino como sistemas".
Hechos y cifras
El sistema de computación en la nube IBM Quantum Experience es compatible con una variedad de sistemas cuánticos que se han puesto a disposición de investigadores, empresas y la comunidad de código abierto activa a través de IBM Quantum Composer , IBM Quantum Lab y Qiskit .
Hoy, más de 325 mil usuarios están registrados en la plataforma IBM Quantum. Todos los días, miles de desarrolladores ejecutan al menos dos mil millones de circuitos cuánticos en computadoras cuánticas de IBM, y ahora cuentan con la ayuda del kit de desarrollo de software de código abierto Qiskit.
- Número de usuarios registrados:> 325 mil
- Descargas de Qiskit:> 650k
- Artículos científicos publicados con IBM Quantum:> 700
- Número de organizaciones en la red comercial IBM Quantum:> 140
- Circuitos cuánticos ejecutados:> 2 mil millones por día
Vea material original en inglés con detalles adicionales y escuche un podcast con el ganador ruso del Quantum Challenge.