Un avance revolucionario en la computación cuántica ha surgido y podría acelerar drásticamente las capacidades y aplicaciones de la inteligencia artificial.
Investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers en Suecia han desarrollado un amplificador altamente eficiente que representa "el amplificador más sensible que se puede construir hoy en día usando transistores". El equipo logró reducir su consumo de energía a solo una décima parte de lo que requieren los mejores amplificadores actuales, sin comprometer el rendimiento.
La innovación proviene de un diseño inteligente que solo se activa al leer datos de los qubits. Este menor consumo de energía ayuda a minimizar la interferencia con los qubits y podría permitir la construcción de computadoras cuánticas más grandes y potentes. La lectura de información cuántica es extremadamente delicada: incluso pequeñas fluctuaciones de temperatura, ruido o interferencia electromagnética pueden hacer que los qubits pierdan su estado cuántico. Dado que los amplificadores generan calor que causa decoherencia, los investigadores han estado buscando amplificadores de qubits más eficientes.
A diferencia de otros amplificadores de bajo ruido, el nuevo dispositivo funciona por pulsos, activándose solo cuando es necesario para amplificar qubits en lugar de permanecer encendido continuamente. Como la información cuántica se transmite en pulsos, un reto clave era asegurar que el amplificador se activara lo suficientemente rápido para seguir el ritmo de la lectura de los qubits. El equipo de Chalmers resolvió esto utilizando programación genética para habilitar un control inteligente del amplificador, permitiendo que responda a los pulsos entrantes de los qubits en solo 35 nanosegundos.
Este avance es esencial para escalar las computadoras cuánticas y acomodar muchos más qubits. A medida que aumenta el número de qubits, también lo hace la capacidad de cómputo y la habilidad para manejar cálculos altamente complejos. Sin embargo, los sistemas cuánticos más grandes requieren más amplificadores, lo que lleva a un mayor consumo de energía que puede causar decoherencia en los qubits. "Este estudio ofrece una solución para la futura ampliación de las computadoras cuánticas, donde el calor generado por estos amplificadores de qubits representa un factor limitante importante", afirma Jan Grahn, profesor de electrónica de microondas en Chalmers.
El avance coincide con investigaciones recientes que demuestran que incluso computadoras cuánticas de pequeña escala pueden mejorar el rendimiento del aprendizaje automático utilizando novedosos circuitos cuánticos fotónicos. Estos hallazgos sugieren que la tecnología cuántica actual ya no es solo experimental: puede superar a los sistemas clásicos en tareas específicas.
Las computadoras cuánticas tienen el potencial de abordar problemas mucho más allá del alcance de las máquinas más potentes de hoy, abriendo puertas en el descubrimiento de fármacos, ciberseguridad, inteligencia artificial y logística. El amplificador ultraeficiente desarrollado en Chalmers solo se activa cuando es momento de leer datos de los qubits. Gracias a su diseño inteligente basado en pulsos, utiliza solo una décima parte de la energía que requieren los modelos actuales de primer nivel.
Muchos de los modelos de lenguaje actuales requieren más de un millón de horas de GPU para entrenarse, mientras que las redes neuronales cuánticas prometen un procesamiento más eficiente de conjuntos de datos complejos y de alta dimensión en comparación con las redes neuronales clásicas. Más allá de las mejoras en velocidad, la computación cuántica podría revolucionar la IA mediante algoritmos de optimización mejorados, simulaciones de modelos más sofisticadas y una reducción significativa en el consumo de energía para entrenar modelos de IA.
"Esperamos que los primeros avances significativos en IA Cuántica surjan hacia finales de esta década y principios de la siguiente, a medida que pasemos de los dispositivos cuánticos ruidosos actuales a computadoras cuánticas con corrección de errores y decenas o cientos de qubits lógicos", explica la Dra. Ines de Vega, jefa de Innovación Cuántica en IQM. "Estas máquinas nos permitirán ir más allá de los algoritmos cuánticos NISQ puramente experimentales, desbloqueando ventajas prácticas y potencialmente inesperadas para aplicaciones de IA. La fusión de la Computación Cuántica y la IA tiene el potencial de un impacto masivo en el mundo. Juntas, la Cuántica y la IA podrían resolver problemas que las computadoras clásicas no pueden, haciendo la IA más eficiente, rápida y poderosa."