Por Canuto  

HRL Laboratories presentó un procesador cuántico de silicio capaz de generar sus señales de control y ejecutar corrección de errores desde el interior del refrigerador. El avance ayuda a explicar por qué IBM acordó adquirir el laboratorio antes de que el resultado se hiciera público.
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  • HRL mostró un procesador de 18 qubits cuyo controlador opera aproximadamente a 4 kelvins, junto a los qubits.
  • La empresa reportó errores de control diez veces menores que en demostraciones previas con este tipo de qubit.
  • IBM compró HRL el 23 de julio para sumar una alternativa basada en qubits de espín de silicio a su estrategia cuántica.

Un procesador cuántico que reduce la dependencia externa

IBM acordó comprar HRL Laboratories seis días antes de que el laboratorio divulgara un resultado de alto impacto en computación cuántica. La investigación apareció en la revista Nature y describió un procesador de silicio capaz de operar sus controles de manera autónoma.

HRL Laboratories tiene su sede en Malibu y pertenece conjuntamente a Boeing y General Motors. El acuerdo con IBM se anunció el 23 de julio, mientras que el resultado científico se hizo público durante la semana siguiente.

La compañía afirmó que su sistema generó cada señal de control para un dispositivo de 18 qubits. También ejecutó la corrección de errores sin asistencia en tiempo real de la electrónica instalada a temperatura ambiente.

La afirmación resulta relevante porque HRL utiliza qubits de espín de silicio, una arquitectura distinta de los qubits superconductores que IBM ha priorizado. Según la empresa, se trata de la primera demostración de este tipo.

En términos prácticos, el avance busca trasladar una parte crítica del funcionamiento cuántico al mismo entorno donde viven los qubits. Esa decisión podría aliviar uno de los obstáculos técnicos más difíciles para construir máquinas de mayor tamaño.

El cableado, una barrera para escalar la tecnología

Las computadoras cuánticas colocan sus qubits dentro de refrigeradores que funcionan cerca del cero absoluto. En cambio, gran parte de la electrónica que envía las instrucciones se encuentra en salas a temperatura ambiente.

Cada qubit necesita líneas específicas de control que descienden desde esa electrónica hasta el entorno criogénico. Cuando una máquina intenta incorporar millones de qubits, la cantidad de cables puede convertirse en un problema físico y operativo.

HRL abordó esa dificultad mediante un chip controlador diseñado para funcionar aproximadamente a 4 kelvins. El componente se instala dentro del refrigerador, junto al conjunto de qubits que debe controlar.

La proximidad reduce la necesidad de llevar todas las funciones desde el exterior. El controlador puede producir las señales y procesar tareas relacionadas con la corrección de errores sin depender de instrucciones en tiempo real desde la temperatura ambiente.

Sin embargo, colocar electrónica cerca de qubits extremadamente fríos también genera un riesgo. Incluso a 4 kelvins, el controlador emite más calor que los qubits ubicados debajo, cuyos estados cuánticos pueden alterarse con facilidad.

Una interconexión superconductora para conservar el frío

Para afrontar ese riesgo, el equipo desarrolló un nuevo cable de cinta superconductora. El componente transporta cientos de señales de control hacia los qubits y, al mismo tiempo, conduce muy poco calor.

La solución permite combinar electrónica criogénica con qubits sensibles sin destruir los estados cuánticos. Ese equilibrio resulta esencial para que el controlador pueda permanecer dentro del refrigerador durante la operación.

HRL reportó errores de control diez veces menores que los observados en demostraciones anteriores con esta clase de qubit. Además, cada operación tomó menos de un microsegundo.

El laboratorio también probó el comportamiento de su sistema al añadir más qubits a su código de corrección de errores. La tasa de error cayó aproximadamente cinco veces, de acuerdo con los resultados divulgados por la compañía.

La reducción coincidió con los modelos elaborados por el equipo. La llamada supresión de errores constituye una condición central para cualquier computadora cuántica que pretenda resolver problemas útiles en ámbitos científicos o empresariales.

La fabricación como ventaja competitiva

El argumento de HRL no se limita a mostrar un procesador con mejores métricas. La empresa sostiene que el chip de qubit, el cable y el controlador utilizan procesos estándar de fabricación de semiconductores.

Ese enfoque intenta trasladar a la computación cuántica una lección de la industria informática convencional. La tecnología que triunfa no siempre es la que ofrece el mejor rendimiento aislado, sino la que puede fabricarse de forma económica y a gran escala.

Rob Vasquez, director ejecutivo de HRL, explicó que el objetivo consiste en construir computadoras cuánticas potentes mediante líneas de producción estándar de microchips. También planteó integrar los componentes dentro de un solo refrigerador.

“Las tecnologías que habilitaron la computación convencional no eran solo las de mejor rendimiento, eran las que podían fabricarse de manera económica y a gran escala”, dijo Vasquez.

El ejecutivo agregó que la computación cuántica podría seguir un camino similar. Según su planteamiento, una producción más accesible permitiría abordar una variedad mucho más amplia de problemas empresariales y científicos.

Por qué IBM decidió adquirir HRL

La compra amplía la posición de IBM en una carrera tecnológica donde la compañía ya tiene una estrategia definida. Su hoja de ruta se concentra en qubits superconductores y contempla una gran máquina llamada Starling para 2029.

Los qubits de espín de silicio desarrollados por HRL representan un enfoque rival. Al adquirir el laboratorio, IBM obtiene una alternativa tecnológica mientras continúa desarrollando su arquitectura principal.

La operación también ofrece ventajas que no dependen exclusivamente de elegir un tipo de qubit. Ambas aproximaciones utilizan silicio, por lo que los chips de control, las interconexiones y los sistemas de empaquetado de HRL podrían reforzar otros planes de IBM.

Jay Gambetta, jefe de investigación de IBM, afirmó que el equipo de HRL aporta un amplio portafolio de tecnologías. En su opinión, esos recursos fortalecerán los planes de largo plazo de la compañía.

La adquisición funciona así como una cobertura tecnológica y como una apuesta por componentes potencialmente compatibles. IBM no reveló el precio y espera cerrar el acuerdo antes de finales de septiembre.

Una carrera con implicaciones estratégicas

La computación cuántica sigue enfrentando desafíos considerables antes de alcanzar aplicaciones comerciales amplias. El control, la estabilidad de los qubits, la corrección de errores y la refrigeración deben funcionar conjuntamente.

El resultado de HRL no elimina esos desafíos, pero ofrece una respuesta a la presión que genera el cableado. Un controlador capaz de operar en frío puede simplificar parte de la arquitectura necesaria para aumentar el número de qubits.

La manufactura también será determinante. Una plataforma difícil de producir o demasiado costosa podría quedar limitada a laboratorios, incluso si obtiene buenos resultados en pruebas controladas.

IBM busca mantener abiertas varias rutas mientras los investigadores comparan arquitecturas y modelos de escalamiento. La compra de HRL le proporciona un segundo enfoque en un momento en que los gobiernos consideran estratégica la computación cuántica.

Boeing y General Motors continuarán trabajando con IBM después de la operación. La secuencia de los acontecimientos fue especialmente reveladora: IBM adquirió HRL el 23 de julio y el público conoció el resultado seis días después.

La fuente que reportó el anuncio y el avance describió ese calendario como una señal del valor que IBM atribuyó a la tecnología. Por ahora, la compañía no ha comunicado el precio de la transacción ni ha indicado cambios en su hoja de ruta de Starling.

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