A pesar de que actualmente la computación cuántica aún necesita desarrollar gran parte de su potencial, las compañías están participando en una dura carrera competitiva por conseguir un ordenador cuántico suficientemente potente. Para ello, están desarrollando diferentes lenguajes necesarios para esta tecnología. Microsoft recientemente ha anunciado su lenguaje llamado Q#.

IBM por su parte ha lanzado IBM Q Network, uniéndose a varias compañías y universidades para tratar de desarrollar e investigar conjuntamente la computación cuántica en diferentes industrias.

Los nuevos lenguajes de programación podrían impulsar la computación cuántica

Hoy día la computación cuántica todavía se encuentra en un período de pruebas. Sin embargo, las compañías están tratando que impulsar esta tecnología mediante nuevos lenguajes de programación.

El experto en lenguaje de programación cuántica de la Universidad de Maryland, Xiaodi Wu, considera que “Los nuevos lenguajes cuánticos de alto nivel son el siguiente paso lógico. Esto abrirá la puerta a que más personas usen estas máquinas”, asegura, “lo que podría conducir a nuevos campos de investigación para la comunidad cuántica”.

Ya se han realizado algunos llamamientos para crear nuevos lenguajes cuánticos de código abierto para que la comunidad de desarrolladores en general pueda ofrecer su aportación. El objetivo es darle a la computación cuántica el mismo tipo de impulso que el desarrollo de Linux le dio a internet.

Pero, hay que tener en cuenta que todo este desarrollo puede traer consecuencias como un aumento de personas interesadas en perfiles relacionados con el sector. “Queremos desarrollar la mano de obra cuántica”, afirma Krysta Svore, gerente principal de investigación en computación cuántica de Microsoft “porque la informática cuántica abrirá una economía completamente nueva y vamos a necesitar personas que sean programadores cuánticos, desarrolladores de algoritmos e ingenieros”.

Microsoft ha presentado su lenguaje Q#

De acuerdo con Svore, los nuevos tipos de lenguaje son necesarios para sustituir a los de los ordenadores actuales, ya que estos no funcionarán en los ordenadores cuánticos al codificar la información utilizando código binario, mientras que los ordenadores cuánticos que utilizan qubits, capaces de codificar 1 y 0 al mismo tiempo, dotándoles de un elevado potencial y son el principal motivo por el que esta tecnología se ha popularizado tanto y muchos hablan de que conseguiría grandes avances en otras tecnologías como la Inteligencia Artificial.

Para que esto sea posible los desarrolladores requieren tanto software como hardware compatible con la computación cuántica y para ello el lenguaje cuántico que permitiría automatizar algunas tareas de los desarrolladores, que actualmente necesitan tener un amplio conocimiento sobre el funcionamiento de los ordenadores cuánticos.

De hecho, Microsoft recientemente ha presentado su lenguaje Q#, uniéndose a la élite de los lenguajes de programación de alto nivel con QCL y Quipper. Este lenguaje puede utilizarse tanto en ordenadores de sobremesa como en el servicio de computación en la nube Azure. Además, la compañía también ofrece herramientas para ayudar a los desarrolladores a usarlo, “Quantum Development Kit”.

Mediante este kit los desarrolladores serán capaces de crear aplicaciones que se ejecutarán en el simulador cuántico y posteriormente funcionará en un ordenador cuántico topológico que Microsoft espera desarrollar.

Estas herramientas incluyen lenguaje de programación Q#, un simulador de computación cuántica y otros recursos, como documentación y programas de muestra. Está pensando para los desarrolladores independientemente de si son expertos o no en física cuántica y esto permite crear una base de conocimiento para comenzar a utilizar y explotar aspectos relacionados con la computación cuántica.

“Lo que vas a ver como desarrollador es la oportunidad de vincular herramientas que ya conoces bien, servicios que ya conoces bien”, dijo Holmdahl. “Habrá un giro con la computación cuántica, pero es nuestro trabajo hacer que sea lo más fácil posible para los desarrolladores que nos conocen y aman poder utilizar estas nuevas herramientas que potencialmente podrían hacer algunas cosas exponencialmente más rápido, lo que significa ir desde mil millones de años en una computadora clásica o un par de horas en una computadora cuántica”.

Se centrará en los qubit topológicos

Una de las problemáticas que intenta resolver Microsoft es el hecho de que los qubits necesitan temperaturas muy bajas para su funcionamiento óptimo y por tanto las compañías se esfuerzan por corregir errores repetitivamente y aplican técnicas para proteger la información. Ante esto, Microsoft se centra en los qubit topológicos, es decir, un tipo de qubit que de acuerdo con los expertos de Microsoft será capaz de asentar una mejor base de computación cuántica. Los qbuit topológicos realizan una corrección de errores integrada, lo que hace que sea un sistema más confiable.

Otra peculiaridad que Q# trata de solventar mediante la combinación de dos lenguajes clásicos es que en los programas cuánticos no se producen bucles que repitan secuencias de instrucciones, sino que se ejecutan de manera lineal hasta el final. A través de la combinación de los lenguajes clásicos Microsoft les facilita a los desarrolladores con menor experiencia cuántica a escribir en lenguajes que ya dominan y recurrir al Q# tan sólo cuando quieran adoptar características cuánticas.

Esto forma parte de la estrategia de Microsoft para crear un sistema de computación cuántica completo, desde el hardware y software del ordenador hasta los sistemas de criptografía y seguridad cuánticos.

IBM crea IBM Q Network para permitir el acceso a ordenadores cuánticos

Microsoft no es la única, IBM también ofrece simuladores e incluso permite a algunos desarrolladores ejecutar su código en una máquina cuántica.

Por otro lado, la compañía anunció recientemente la unión de varias compañías y universidades que podrán aprovechar su sistema de computación cuántica comercial para así comenzar a explorar sus aplicaciones en diferentes áreas. Estos pertenecen al IBM Q Network, que además de permitir el acceso a ordenadores cuánticos como el IBM Q de 20 qubits a través de soluciones cloud, también comparten recursos y conocimientos. Algunas incluso trabajan de manera directa con ingenieros científicos y consultores de IBM, de manera que el desarrollo de la computación cuántica también cuenta con expertos de diferentes industrias viendo su potencial en cada una de ellas.

Algunos de sus colaboradores son JPMorgan Chase, Daimler AG, Samsung, JSR Corporation, Barclays, Hitachi Metals, Honda, Nagase, Oak Ridge National Lab, y las universidades de Oxford Keio y Melbourne.

Por ejemplo, Daimler AG será el precursor de la computación cuántica aplicada al transporte y sector automovilístico. La compañía trabaja junto con IBM en el desarrollo e innovación en materiales gracias a la química cuántica, la búsqueda de rutas para la logística de flotas o vehículos autónomos, la optimización de procesos de fabricación y el desarrollo de tecnologías emergentes como la Inteligencia Artificial y el Machine Learning. Mientras, JSR Corporation se focalizará más en la mejora de los materiales aplicado a electrónica, energía y medio ambiente.

En el ámbito financiero, el principal colaborador es JPMorgan Chase. La compañía está interesada en los casos de uso de esta tecnología en las estrategias de negocio, el análisis de riesgos, precios de los activos y la optimización de las carteras.

Por su parte, Samsung, Barclays, Hitachi Metals, Honda y Nagase también se centrarán en casos de uso aplicados a electrónica y semiconductores, finanzas, materiales, automotriz y química, respectivamente.

IBM abrirá centros dedicados a computación cuántica en los cuatro continentes

Además, IBM también planea establecer centros regionales en los cuatro continentes, llamados IBM Q Network Hubs. A través de estos los colaboradores e investigadores podrán utilizar el sistema IBM Q y explorar conjuntamente esta tecnología.

El objetivo de estos centros es el de acelerar el desarrollo de esta tecnología y facilitar el conocimiento y acceso a la computación cuántica, así como la investigación. Habrá dos IBM Q Network Hubs en Estados Unidos, uno en IBM Research en Nueva York y otro en Oak Ridge National Lab. En Asia se encontrará en la Universidad japonesa de Keio, en Oceanía se encontrará en la Universidad de Melbourne (Australia) y, finalmente, en Europa estará en la Universidad de Oxford (Reino Unido).