La CIA y Amazon apuestan a la computadora cuántica

 Con fondos de Jeff Bezos y el brazo de inversión de la agencia de investigación, D-Wave está ganando impulso para su nuevo acercamiento a la computación.

17 de Mayo 2013
La CIA y Amazon apuestan a la computadora cuántica




Dentro de un edificio con forma de bloque en los suburbios de la ciudad canadiense de Vancouver, enfrente de un desaliñado McDonald’s, hay un lugar más enfriado que cualquier otro sitio en el universo conocido. Adentro hay un procesador de computadora que el fundador de Amazon, Jeff Bezos, y el brazo de inversión de la CIA, In-Q-Tel, creen que pueden romper la particularidad de la mecánica cuántica para liberar mayor poder de cómputo que cualquier chip convencional. Bezos e In-Q-Tel integran un grupo de inversores que acaba de apostar U$S 30 millones en este proyecto.

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Crédito: Gentileza D-Wave

Si la jugada funciona, algunos de los problemas de computación más espinosos del mundo, como la búsqueda de drogas nuevas o los esfuerzos para construir inteligencia artificial, podrían volverse menos desafiantes. Este desarrollo también podría limpiar la reputación manchada de D-Wave Systems, el start up que persigue la computación cuántica desde hace ocho años.

El procesador superfrío de D-Wave está diseñado para perfeccionar lo que los ingenieros de software llaman problemas de “optimización”: descubrir la ruta de entrega más eficiente, por ejemplo, o determinar cómo los átomos en una proteína se moverán cuando encuentren un componente de una droga. “Virtualmente todo tiene que ver con optimización, y es el fundamento del aprendizaje de máquinas, que subraya toda la riqueza de la creación en Internet”, afirma Georgie Rose, fundador y Chief Technology Officer (CTO) de D-Wave.

Rose, un canadiense confiado con una guitarra y una espada de samurai en la esquina de su oficina sin ventanas, viene realizando grandes declaraciones desde 2007, cuando develó el primer prototipo de procesador de D-Wave en el Compute History Museum, en Mountain View, California. Quienes estaban allí vieron a un procesador D-Wave (aparentemente) resolver un sudoku y encontrar un equivalente cercano para identificar una molécula de droga en un conjunto de otros componentes. Pero el escepticismo y las acusaciones de fraude llovieron sobre la compañía por parte de expertos académicos en computación cuántica. Las predicciones de Rose sobre cuán rápido la compañía aumentaría las capacidades de sus chips fallaron y la compañía se llamó a silencio.

Recientemente, sin embargo, la firma ha mostrado signos de que finalmente está lista para responder a las críticas. En mayo de 2011, publicó en un paper en la revista Nature que los académicos críticos habían probado, por primera vez, que los chips de D-Wave tienen algunas de las propiedades cuánticas necesarias para apoyar las declaraciones de Rose. Los investigadores en inteligencia artificial de Google se loguearon en una computadora de D-Wave en Internet para probarlo, y 2011 también vio a la compañía firmar con su primer cliente. El contratista de defensa Lockheed Martin pagó U$S 10 millones por una computadora para realizar investigaciones que detecten automáticamente bugs de software en proyectos complejos como el del retrasado bombardero F-35. Todavía permanecen las preguntas sobre cómo funciona su tecnología, pero D-Wave dice que está llegando más evidencia. La misma consiste en un procesador mejorado que, según Rose, es el primer producto genuino de la compañía que no es la pieza de un equipamiento de investigación.

Fría velocidad

En los headquarters de D-Wave hay un espacio de laboratorio blanco y brillante dominado por cuatro monolitos negros: las computadoras de D-Wave. De alrededor de tres metros de alto, las máquinas emiten un sonido rítmico y agudo mientras los gases superfríos circulan por dentro. Cada una de las máquinas tiene una puerta al costado y están mayormente vacías, con lo que parece una pistola de rayos descendiendo desde el techo, un amplio y espaciado estante con cinco discos de metal unidos con cables, puntales y tuberías cromados con oro y cobre. Es, en realidad, una pistola de frío: la estructura está a -269 °C en el extremo y a pocas milésimas de un grado bajo cero en su punta, donde se encuentra el chip de D-Wave, que es del tamaño de la punta de un dedo.


El procesador en cada computadora que usted usa está hecho de silicio y estampado con transistores que crean puertas lógicas —switches que están prendidos (representados por un 1 en la programación de computación) o apagados (un 0)—. Los procesadores de D-Wave también están hechos de elementos que cambian entre 1 y 0, pero estos son círculos de aleación de niobio que se transforman en superconductores a temperaturas muy bajas. Estos círculos —hay 512 en el procesador más nuevo— son conocidos como qubits y pueden atrapar corriente eléctrica, con círculos dentro de los círculos ya sea en el sentido de las agujas del reloj (representado por un 0) o al revés (1). Los círculos superconductores más pequeños llamados couplers (“acopladores”) unen los qubits para que puedan interactuar e incluso influenciarse entre sí para cambiar entre 1 y 0. Este armado delicado está diseñado para que el despliegue de qubits pueda trabajar con un algoritmo destinado a resolver un particular tipo de problema de optimización en el corazón de muchas tareas difíciles de resolver con un procesador convencional. Realizar un cálculo en un chip de D-Wave requiere proveer los números para alimentar su algoritmo de código duro. Luego de una espera inferior a un segundo, el qubit se transforma en nuevos valores que representan un menor estado de energía para el procesador, revelando una potencial solución al problema original.

 

Qué pasa durante esa espera crucial es un tipo de argumento cuántico-mecánico. El qubit entra a un estado cuántico en el que hay simultáneamente 1 y 0, como el gato de Schrödinger que está al mismo tiempo vivo y muerto, y entra en una sincronicidad extraña conocida como implicación. Eso le permite al sistema de qubits explorar cualquier posible configuración final en un instante antes de quedarse con la que es más simple, o una muy cercana.

Por lo menos, eso es lo que dicen los científicos de D-Wave. Pero Scott Aaronson, un profesor del MIT que estudia la computación cuántica, dice que el sistema de D-Wave podría estar resolviendo problemas sin efectos cuánticos, en cuyo caso simplemente sería una computadora convencional muy rara. Según Aaronson, la compañía todavía necesita probar que sus qubits realmente se pueden “implicar” y que el chip entrega una significativa “aceleración cuántica” comparada con una computadora clásica trabajando sobre el mismo problema. “En el pasado, hubo una enorme brecha entre las declaraciones de marketing y dónde estaba la ciencia y hacia dónde llegó, pero todavía sigue existiendo esa brecha”, señala Aaronson, que visitó los laboratorios de D-Wave este año.

Rose, por su parte, argumenta que él está más enfocado en aumentar el poder computacional de sus clientes que en aplacar las críticas académicas.
 

 



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