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La pequeña empresa emergente compite con Google para construir un chip de computación cuántica
El aireado espacio de oficinas de Berkeley de la puesta en marcha Cálculo de rechazos cuenta con tres refrigeradores, pero solo uno de ellos almacena alimentos.
Los otros dos usan helio líquido para enfriar chips de computadoras experimentales a una fracción de grado del cero absoluto. La compañía de dos años está tratando de construir el hardware necesario para alimentar una computadora cuántica, que podría derrotar a cualquier máquina convencional aprovechando la mecánica cuántica.
La compañía tiene como objetivo producir un prototipo de chip para fines de 2017 que sea significativamente más complejo que los construidos por otros grupos que trabajan en computadoras cuánticas totalmente programables. La próxima generación de chips debería poder acelerar algunos tipos de aprendizaje automático y ejecutar simulaciones químicas de alta precisión que podrían desbloquear nuevos tipos de procesos industriales, dice Chad Rigetti, fundador y director ejecutivo de la startup.
Los chips que implementemos podrán resolver problemas muy profundos, dice. Como ejemplo, Rigetti cita el proceso Haber-Bosch, utilizado para fabricar amoníaco para la producción de fertilizantes, que se estima que consume el 2 por ciento de la energía mundial. Concebir un catalizador más eficiente para la reacción podría ser extremadamente valioso.
Rigetti tiene como objetivo, en última instancia, establecer una especie de servicio de computación en la nube con potencia cuántica, donde los clientes pagan para ejecutar problemas en los chips superconductores de la compañía. También está trabajando en software para facilitar que otras empresas escriban código para su hardware cuántico.
Ese plan requiere que Rigetti dé saltos en la ciencia y la ingeniería que hasta ahora han eludido los laboratorios gubernamentales, académicos y corporativos. Aunque los físicos han esbozado los conceptos básicos de cómo se podrían diseñar las computadoras cuánticas y qué beneficios podrían traer, construirlas está resultando complicado.
Un chip de computación cuántica fabricado por Rigetti Computing con tres bits cuánticos, que representan bits digitales usando estados cuánticos.
Implica conectar dispositivos llamados qubits, que representan bits digitales de datos utilizando delicados estados mecánicos cuánticos. Al igual que los componentes básicos de una computadora convencional, pueden codificar un 0 o un 1 —pero también pueden entrar en un estado que es efectivamente ambos al mismo tiempo. Cuando los qubits en ese estado de superposición interactúan, pueden tomar atajos computacionales que no están disponibles para las computadoras convencionales.
Los físicos han hecho qubits de varias maneras diferentes. Pero los investigadores académicos y gubernamentales han logrado que solo una pequeña cantidad de qubits funcionen juntos. Una startup canadiense llamada D-Wave vendió un chip con más de mil qubits a clientes como Lockheed Martin y Google, pero aún no se ha demostrado de manera concluyente que la tecnología ofrezca los beneficios de una computadora cuántica.
Los qubits son difíciles de operar en grupos porque los estados cuánticos que utilizan para representar datos son extremadamente delicados y los dispositivos interfieren entre sí. Rigetti dice que su empresa ha elaborado un diseño de qubit que debería ser lo suficientemente estable como para escalar, y que se puede fabricar utilizando técnicas convencionales de fabricación de chips.
La startup actualmente está probando un chip de tres qubits hecho con circuitos de aluminio en una oblea de silicio, y el diseño previsto para el próximo año debería tener 40 qubits. Rigetti dice que eso es posible gracias al software de diseño que ha creado su empresa y que reduce la cantidad de prototipos que deberán construirse en el camino hacia el diseño final. Las versiones con 100 o más qubits podrían mejorar las computadoras comunes cuando se trata de simulaciones químicas y aprendizaje automático, dice.
Otros que trabajan en computación cuántica comparten la creencia de que la tecnología qubit finalmente ha llegado a un punto en el que los dispositivos se pueden combinar en cantidades mucho mayores. El líder del laboratorio de computación cuántica de Google, que al igual que Rigetti usa qubits superconductores, ha predicho que puede construir chips con alrededor de 100 qubits confiables en un par de años (vea Quantum Dream Machine de Google). Investigadores de IBM, MIT Lincoln Lab y otros lugares también han desarrollado qubits superconductores de alta calidad (ver IBM muestra un chip de computación cuántica). Rigetti trabajó anteriormente en el grupo de investigación de computación cuántica de IBM.
Este es un momento muy emocionante, dice Daniel Lidar , director del Centro de Ciencia y Tecnología de la Información Cuántica de la Universidad del Sur de California. Esto no es incremental; realmente estamos comenzando a ver varios grupos que trabajan con qubits superconductores dando grandes pasos hacia adelante.
Sin embargo, todavía está lejos de estar claro cuándo se podrían fabricar chips cuánticos útiles a gran escala, dice Lidar. Un intento serio de construir uno sigue siendo una empresa costosa, dice.
Las ganancias del negocio de anuncios en línea de Google le permiten dedicar enormes recursos a su laboratorio de computación cuántica si así lo desea. D-Wave, la única empresa que ofrece un chip qubit superconductor a gran escala, emplea a más de 100 personas y ha recibido más de 120 millones de dólares de varios inversores, incluido el fundador de Amazon, Jeff Bezos, y la CIA.
La empresa de Rigetti ha recaudado hasta ahora $5 millones en fondos y emplea a unas 15 personas. Argumenta que los intensos confines de una startup brindan el mejor entorno para resolver el gran desafío de ampliar la tecnología qubit, y que la empresa recaudará más dinero y agregará empleados según sea necesario.