Un avance tecnológico comparable al salto de los tubos de vacío a los circuitos integrados se ha logrado con la entrega del primer ordenador cuántico de pila completa, construido con un proceso estándar de fabricación de chips CMOS de silicio.

Quantum Motion (QM), fabricante del ordenador, anunció el lunes que el hardware, que utiliza tecnología de obleas CMOS de silicio de 300 mm de fabricación en masa, se ha implementado en el Centro Nacional de Computación Cuántica UKRI en Londres.

Un ordenador de pila completa incluye la unidad de procesamiento cuántico (QPU), la electrónica de control para gestionar las operaciones de cúbits, una pila de software y una interfaz de usuario.

El sistema también ocupa un espacio ideal para centros de datos: solo tres racks de servidores de 19 pulgadas.

«Este es el momento de la computación cuántica en el silicio», declaró James Palles-Dimmock, director ejecutivo de QM. «El anuncio de hoy demuestra que es posible construir un ordenador cuántico robusto y funcional utilizando la tecnología más escalable del mundo, con capacidad de producción en masa».

La compañía explicó que su QPU se basa en una arquitectura de mosaicos escalable que integra todos los elementos necesarios de computación, lectura y control en una matriz densa que puede imprimirse repetidamente en un chip, lo que permite una futura expansión a millones de cúbits por QPU. Un cúbit es aproximadamente el equivalente cuántico de un «bit» en el mundo digital.

«Con la entrega de este sistema, Quantum Motion está en camino de lanzar al mercado computadoras cuánticas comercialmente útiles esta década», declaró Hugo Saleh, presidente y director comercial de QM, en un comunicado. «Se trata de un enfoque que prioriza al cliente, al usuario y al desarrollador: utiliza el CMOS estándar, la base de toda la tecnología moderna, desde teléfonos móviles hasta GPU de IA, para ofrecer el siguiente punto de inflexión revolucionario en la computación».

Hito Cuántico Monumental.

El logro de Quantum Motion representa un paso más en la introducción de la computación cuántica como una computadora «en un chip», observó Roger A. Grimes, autor de «Apocalipsis de la Criptografía: Preparándose para el día en que la Computación Cuántica Rompa las Criptografías Actuales». “Esto continúa alejando a las computadoras cuánticas y otros dispositivos del ámbito de las grandes computadoras especializadas que cuestan decenas de millones y deben ser operadas y mantenidas por un grupo de científicos e investigadores bien pagados, y los pone al alcance de alguien que solo quiere una computadora y no dedicar la mayor parte de su tiempo a cuidar las condiciones adecuadas”, declaró.

“La entrega de una computadora cuántica completa construida con un proceso estándar de fabricación de chips CMOS de silicio es un hito monumental para la industria cuántica”, añadió Ensar Seker, CISO de SOCRadar, una empresa de inteligencia de amenazas en Newark, Delaware.

“Representa una convergencia crucial de la mecánica cuántica y la ingeniería clásica de semiconductores, abriendo esencialmente la puerta a la computación cuántica escalable y fabricable utilizando la misma infraestructura que sustenta la electrónica digital moderna”, declaró.

“Las arquitecturas cuánticas basadas en silicio son particularmente atractivas porque aprovechan décadas de inversión en la fabricación de CMOS, la madurez de la cadena de suministro y el control de calidad”, afirmó. “Esto contrasta con otras tecnologías como los cúbits superconductores o los iones atrapados, que suelen requerir entornos altamente especializados, materiales exóticos y procesos de fabricación a medida que son más difíciles de escalar e integrar con los sistemas existentes”.

Avanzando con la tecnología de la competencia.

Hasta ahora, el desarrollo de computadoras cuánticas basadas en silicio se ha quedado atrás de las tecnologías superconductoras y atómicas, pero Quantum Motion está cambiando esa perspectiva. “Creo que finalmente estamos viendo que las tecnologías cuánticas de estado sólido se están poniendo al día con los anuncios de las plataformas superconductoras y atómicas”, afirmó Prineha Narang, profesora de ciencias físicas e ingeniería eléctrica e informática en la UCLA.

“Esta es otra forma de abordarlo, y es escalable”, declaró.

El sistema de Quantum Motion utiliza cúbits de espín, que almacenan y manipulan información utilizando el espín de los electrones. “Los cúbits de espín de silicio suelen estar retrasados ​​en su desarrollo en comparación con los circuitos superconductores, los iones atrapados y las modalidades de cúbits de átomos neutros”, explicó Sam Lucero, consultor independiente de estrategia e investigación en Phoenix.

“Este anuncio marca la primera implementación completa de una computadora de cúbits de espín de silicio de la que tengo conocimiento, lo cual es un indicador notable del progreso de esta modalidad”, declaró.

“Dado que no hay datos de rendimiento, no está claro cómo se comparará esta máquina con otras plataformas disponibles actualmente, pero preveo que será bastante rudimentaria en comparación”, afirmó.

Reconoció que la tecnología de QM podría escalar mucho mejor que los sistemas superconductores y de iones atrapados. “Se podrían tener millones de cúbits en un solo chip, evitando la necesidad de redes complejas”, explicó, “pero hay quienes piensan que las redes serán inevitables, y quienes en la industria creen que serán un verdadero obstáculo para la plena realización de la computación cuántica”.

“Tanto la creación de redes como la ampliación aún se encuentran en sus primeras etapas, por lo que no está claro cuál, si alguno de los dos, o si ambos tendrán éxito”, añadió.

Desafío de la corrección de errores.

Yuval Boger, director comercial de QuEra Computing, empresa constructora de computadoras cuánticas que utilizan átomos neutros, en Boston, señaló que existen varios enfoques prometedores para construir una computadora cuántica, y la vía del silicio de Quantum Motion es sin duda uno de ellos. “En mi opinión, vale la pena explorar muchos de estos enfoques, ya que aún es demasiado pronto para saber cuál escalará con mayor eficacia”, declaró.

“Este anuncio demuestra un creciente reconocimiento de que la computación cuántica está en camino y de que su valor potencial es sustancial”, afirmó. “Sin embargo, la corrección de errores, la fiabilidad del sistema y la viabilidad de fabricación determinan los plazos de comercialización”.

Austin Bosarge, cofundador, director corporativo y responsable federal de QuSecure, fabricante de soluciones de seguridad cuántica, con sede en San Mateo, California, coincidió en que la corrección de errores es un gran problema para las computadoras cuánticas.

“Convertir grandes cantidades de cúbits ruidosos e inestables en una pequeña cantidad de cúbits lógicos fiables y tolerantes a fallos requiere una cantidad considerable de recursos”, declaró. “Aunque este problema aún se está abordando, este anuncio demuestra un progreso real en términos de escalabilidad”.

Además de la corrección de errores, señaló que los sistemas cuánticos aún requieren criogenia avanzada, electrónica de control compleja y calibración precisa. “Estas exigencias técnicas crean barreras de ingeniería y costes que deben superarse antes de que la computación cuántica sea comercialmente viable a gran escala”.

El impacto de la computación cuántica en el cifrado.

Sin embargo, Bosarge continuó: la verdadera preocupación no radica en la disponibilidad de máquinas cuánticas de propósito general. La cuestión es cuándo las computadoras cuánticas serán capaces de descifrar el cifrado.

“Las previsiones de la industria sugieren que para el año 2029, la probabilidad de una computadora cuántica criptográficamente relevante será lo suficientemente alta como para que las organizaciones deban adoptar con antelación el cifrado cuántico seguro”, afirmó.

“Un sistema criptográficamente relevante se define generalmente como uno con unos 4.000 cúbits con corrección de errores”, explicó. “El anuncio de Quantum Motion demuestra que este tipo de sistemas ya pueden fabricarse en fundiciones de chips estándar. Esto reduce la barrera de escalabilidad y aumenta la urgencia de preparar la infraestructura digital”.

“Las computadoras cuánticas están escalando rápidamente, pero aún no han llegado al punto en que sepamos cómo construir computadoras cuánticas criptográficamente relevantes; pero ese día llegará, porque la tecnología está probada y ahora es solo un problema de ingeniería”, añadió Tim Hollebeek, vicepresidente de estándares de la industria en DigiCert, una empresa global de seguridad digital.

“Avances como el de Quantum Motion, que integra elementos de computación cuántica en los procesos estándar de construcción de chips, continúan acercándonos un paso más a su eventual existencia”, dijo.