AMD, IBM y el Quantum Science Center de Oak Ridge National Laboratory (ORNL) anunciaron el pasado jueves una nueva plataforma de codesarrollo para investigar la corrección de errores en computación cuántica. El proyecto integra procesadores cuánticos de IBM con el sistema de supercomputación Umbra de ORNL, equipado con GPU AMD Instinct MI355X y procesadores AMD EPYC de quinta generación.
La iniciativa busca estudiar cómo combinar computación cuántica y clásica para desarrollar sistemas más confiables y escalables. Su primera implementación reúne ambos tipos de hardware en un entorno compartido, permitiendo investigar las arquitecturas, el software y los flujos de trabajo que necesitarán los futuros sistemas híbridos.
IBM Quantum Nighthawk y AMD Instinct trabajan en un mismo entorno
La primera implementación de la plataforma conecta los procesadores cuánticos de IBM, incluido el IBM Quantum Nighthawk de 120 cúbits, con el sistema Umbra de Oak Ridge National Laboratory. Este último utiliza aceleradores gráficos AMD Instinct MI355X y procesadores AMD EPYC de quinta generación, que proporcionan la capacidad de computación clásica necesaria para acompañar los experimentos cuánticos.
La integración permite que los investigadores trabajen con ambos sistemas en un entorno compartido, reduciendo la complejidad y los tiempos de comunicación que pueden aparecer cuando los procesadores cuánticos y los recursos de supercomputación funcionan en infraestructuras separadas.
IBM aporta el hardware cuántico y las herramientas para interactuar con él; ORNL contribuye con su experiencia científica y de computación de alto rendimiento; mientras que AMD proporciona los procesadores, aceleradores y tecnologías de software para las operaciones clásicas.
¿Por qué la computación cuántica necesita corrección de errores?
Uno de los principales desafíos de esta tecnología es la sensibilidad de los cúbits frente al ruido y las perturbaciones externas. Estos factores pueden modificar los estados cuánticos y provocar errores durante los cálculos, limitando la complejidad de las operaciones que un sistema puede ejecutar de manera confiable.
La corrección de errores cuánticos busca reducir este problema mediante técnicas que distribuyen la información entre varios cúbits físicos y realizan mediciones periódicas para identificar posibles alteraciones.
Este procedimiento requiere una cantidad importante de procesamiento convencional. Un sistema clásico debe interpretar las mediciones realizadas por el procesador cuántico, determinar qué errores podrían haberse producido y proporcionar información para decidir cómo continuar el cálculo.
El software encargado de interpretar esas mediciones se conoce como decoder o decodificador. Su velocidad es especialmente importante porque debe procesar los resultados con suficiente rapidez para acompañar las operaciones del hardware cuántico.
La nueva plataforma permitirá estudiar distintos métodos de decodificación, comparar sus necesidades de procesamiento y evaluar dónde las GPU pueden acelerar estas tareas. IBM también destaca que sus procesadores permiten medir cúbits durante un cálculo y actuar sobre los resultados en tiempo real, algo relevante para investigar mecanismos de corrección de errores.
El papel de AMD EPYC, Instinct, Versal y ROCm
La participación de AMD abarca diferentes componentes de computación clásica, cada uno con una función específica dentro de los sistemas híbridos.
Los procesadores AMD EPYC proporcionan capacidad de procesamiento general y coordinación para administrar los distintos recursos del sistema. Por su parte, las GPU AMD Instinct aceleran simulaciones, optimización y cálculos científicos paralelos relacionados con las cargas de trabajo cuánticas.
AMD también identifica a sus Versal Adaptive SoCs como una alternativa para las tareas de control, lectura y decodificación que requieren respuestas de baja latencia cerca del procesador cuántico.
En el apartado de software, AMD ROCm ofrece un ecosistema abierto para conectar aplicaciones científicas y de inteligencia artificial con estas plataformas de hardware.
Aunque las cuatro tecnologías forman parte de la propuesta de AMD para la computación cuántica, la primera implementación de Umbra mencionada por las compañías utiliza específicamente GPU Instinct MI355X y CPU EPYC. La integración de otros componentes forma parte del trabajo de desarrollo más amplio.
Quantum Genesis Mission busca avanzar hacia 2028
La colaboración se vincula con la Quantum Genesis Mission del Departamento de Energía de Estados Unidos, cuyo objetivo es acelerar el desarrollo de una computadora cuántica científicamente relevante hacia 2028.A través de su programa Q Competition, la iniciativa plantea alcanzar 100 cúbits lógicos capaces de ejecutar 100.000 operaciones complejas antes de finalizar ese año.
IBM informó que sus experimentos actuales han demostrado sistemas de hasta 70 cúbits lógicos y 438 operaciones de este tipo. Según la compañía, alcanzar el objetivo establecido requerirá aumentar aproximadamente 230 veces la cantidad de operaciones complejas que pueden ejecutarse.
La plataforma de codesarrollo permitirá investigar métodos de corrección de errores y optimización de hardware y software que contribuyan a avanzar hacia esa meta. No obstante, el objetivo de 2028 corresponde a la misión del Departamento de Energía y no constituye una fecha de disponibilidad comercial para la plataforma desarrollada por las tres organizaciones.
La infraestructura se conectará con otros sistemas de supercomputación
Los planes de las organizaciones contemplan conectar la plataforma con Oak Ridge Leadership Computing Facility (OLCF), ubicado en Tennessee. Esta instalación también alberga Lux AI + HPC, un sistema de supercomputación que utiliza procesadores AMD EPYC y GPU AMD Instinct.
La integración permitirá ampliar el entorno de investigación y estudiar cómo interactúan la computación cuántica, la inteligencia artificial y la supercomputación en aplicaciones científicas de mayor escala.
Para AMD, la iniciativa representa una extensión de su trabajo en computación de alto rendimiento hacia la infraestructura necesaria para desarrollar sistemas cuánticos. La colaboración con IBM y Oak Ridge busca establecer las bases clásicas de procesamiento, control y software que acompañarán la evolución de esta tecnología.
