By kenna hughes-castleberry publicado el 28 de octubre de 2022
“Vemos que la cantidad de dispositivos cuánticos en la nube aumenta constantemente”, explicó el Dr. Gokul Subramanian Ravi, investigador postdoctoral en la Universidad de Chicago. Ravi ha estudiado computación cuántica basada en la nube e incluso ha publicado un papel en el servicio “Lograr una ventaja cuántica práctica en el futuro cercano requerirá una coordinación armoniosa desde aquellos que trabajan en la pila de aplicaciones hasta aquellos que desarrollan los hábitos reales. Quantum en la nube es uno de los pasos más críticos para lograr esta armonía”. Como la nube ofrece una forma para que los usuarios prueben, ejecuten y programa computadoras cuánticas de forma remota, es una opción atractiva para que muchas empresas de computación cuántica la investiguen. “En el futuro previsible, la computación cuántica no será un recurso informático que no se pueda entregar en las instalaciones”, explicó Tushar Mittal, Gerente Sénior de Productos Quantum, en Nube de IBM. “Tiene complejidades de gestión que no existen para la implementación informática clásica, como calibraciones activas en entornos criogénicos. Incluso las implementaciones de tipo local no son cajas independientes, todavía están localizadas y administradas para servicios informáticos. Dado esto, la nube nos permite proporcionar modelos de acceso más intuitivos y flexibles que pueden ofrecer acceso informático a los usuarios de manera escalable”. Sin embargo, debido a la creciente demanda de servicios en la nube, hay tiempos de espera más largos y retrasos en la finalización de los trabajos. Esto significa que la computación cuántica y la nube pueden tener algunas mejoras que hacer antes de que se adopten más ampliamente.
La nube, un sistema de servidores de red remotos que se ejecutan en Internet, ofrece muchos servicios a los usuarios. Desde el almacenamiento hasta los proyectos de colaboración, muchas empresas de todo el mundo utilizan la nube por su flexibilidad y versatilidad. La interfaz en sí misma puede ser bastante complicada. “La principal importancia es que el usuario comprenda que la interfaz con una computadora cuántica requiere otro lenguaje de programación en comparación con las computadoras en la nube clásicas”, explicó. QuTech Jefe de Ingeniería de la División de Computación Cuántica, Ricardo Versluis. “Este lenguaje, en la mayoría de los casos un lenguaje ensamblador cuántico (o QASM), es escrito directamente por el usuario, compilado a partir de un lenguaje de nivel superior o se utiliza un editor web especial, adecuado para computadoras cuánticas, para la edición”. Recientemente, la computación cuántica comenzó a aprovechar la nube, ya que las plataformas de empresas como Microsoft Azul cuántico, de Zapata Orquestay Soporte de AWS proporcionar más accesibilidad a la computación cuántica. “Las máquinas cuánticas son recursos escasos y costosos”, afirmó Ravi. “En el futuro inmediato e intermedio, la expectativa es que la mayoría de los usuarios de máquinas cuánticas, tanto de la academia como de la industria, accederán a las máquinas cuánticas a través de ofertas en la nube. Las máquinas en la nube no solo crecen constantemente en número, sino que también se actualizan constantemente en términos de soporte de software y capacidades de hardware para que los usuarios puedan realizar experimentos de vanguardia en los mejores sistemas que varios proveedores tienen para ofrecer, lo cual es imprescindible para el rápido avance de las fronteras cuánticas”. La capacidad de la nube para hacer que la computación cuántica sea más accesible puede influir para ayudar a capacitar a la futura fuerza laboral cuántica, ya que más personas tienen acceso a esto: tecnología. Cursos como Qiskit de IBM ofrecer oportunidades para que las personas interactúen con la computación cuántica y la nube con resultados reales. Versluis agregó que: “Esto ofrece acceso a los estudiantes, pero también a los investigadores (de la empresa). También proporciona un mecanismo para conectar computadoras cuánticas a otras computadoras en el mundo, como las supercomputadoras”.
La computación cuántica basada en la nube ofrece más flexibilidad con modelos híbridos y permite a los usuarios probar diferentes tipos de hardware de computación cuántica. Según Mittal: “Aparte de los modelos de acceso flexible, la nube también desbloquea una forma de brindar servicios que permiten a los usuarios utilizar servicios de computación cuántica junto con computación clásica y elástica para rediseñar los flujos de trabajo para un mejor rendimiento. IBM actualmente está desarrollando herramientas para permitir a los usuarios experimentar con la orquestación de estos recursos y los métodos que requieren tales arquitecturas”.
Para aquellos que buscan aprovechar la tecnología para sus propios negocios, la nube también puede ser una forma de hacer que la computación cuántica sea más asequible. Como explicó Ravi: “La mejor accesibilidad todavía solo ofrece facilidad de acceso a aquellas instituciones que pueden permitírselo. Si bien la mayoría de los proveedores permiten una cierta cantidad de acceso público gratuito, así como créditos para investigación limitada, esto a menudo es insuficiente para una I + D completa para quienes no tienen acceso privilegiado al dispositivo. Para que un área emergente como la computación cuántica tenga éxito, necesitaremos una amplia investigación y desarrollo en todo el mundo, y los proveedores deben tener esto en cuenta, especialmente porque la demanda continúa aumentando todos los días”. Con más empresas como D-Wave sistemas, que ofrecen computación cuántica y la nube, la cantidad de computadoras cuánticas basadas en la nube aumenta, lo que permite que las partes interesadas elijan más opciones y hace que las opciones sean más rentables.
Sin embargo, la creciente demanda de computación cuántica basada en la nube también podría ser su ruina. Los largos tiempos de espera para que se ejecuten los trabajos crean un cuello de botella para ciertas plataformas. “Incluso para los usuarios con cierto nivel de acceso privilegiado, los tiempos de espera para acceder a la máquina a menudo pueden ser de muchas horas y, a veces, incluso de días”. Ravi exclamó. “Esto es especialmente cierto para las ofertas más recientes, como las máquinas de iones atrapados, que son de alta calidad pero más limitadas en número”. Los largos tiempos de espera no solo causan cuellos de botella, sino que pueden ser especialmente dañinos para algoritmos más complejos, como variacional algoritmos cuánticos, que, como agregó Ravi: “se consideran prometedores para mostrar una ventaja cuántica a corto plazo. Ejecutar cientos o miles de estos trabajos secuenciales puede llevar semanas”. Este lapso de tiempo es crítico para muchos, tanto en la industria como en la investigación, ya que es posible que sus trabajos ni siquiera sean relevantes en el momento en que se procesan en la nube, lo que crea más dificultades.
Hay muchos métodos que podrían mejorar estos retrasos significativos. Una es agregar más computadoras cuánticas a la plataforma en la nube. Al igual que abrir otra caja registradora en una línea de pago, esto podría dispersar más trabajos y crear tiempos de espera más cortos. Mittal cree que los usuarios deben cambiar sus expectativas sobre el software. Como explicó Mittal: “La gestión de las expectativas de acceso a los modelos y servicios que los usuarios utilizan para consumir computación cuántica evolucionará naturalmente a medida que maduren la tecnología y las capacidades. Pero Ravi cree que una solución debe provenir de la propia plataforma. “Las empresas han comenzado a ofrecer soporte híbrido cuántico clásico bien integrado en la nube para que estas ejecuciones múltiples puedan ejecutarse como un trabajo de un solo usuario”, dijo Ravi. “Un ejemplo es el de IBM Tiempo de ejecución de Qiskit, que aumenta constantemente su flexibilidad y soporte para admitir una variedad de experimentos correspondientes a aplicaciones iterativas, pero aún queda un largo camino por recorrer”.
Kenna Hughes-Castleberry es redactora de Inside Quantum Technology y comunicadora científica en JILA (una asociación entre la Universidad de Colorado Boulder y el NIST). Sus ritmos de escritura incluyen tecnología profunda, metaverso y tecnología cuántica.
