El futuro de la computación cuántica dependerá de su integración con la computación clásica a una escala sin precedentes. La tecnología clásica de alto rendimiento resulta imprescindible para gestionar sistemas cuánticos, acelerar simulaciones complejas, corregir errores y conectar los procesadores cuánticos con grandes clústeres de computación de alto rendimiento (HPC). Gracias a su experiencia en CPU, GPU, FPGA y software de código abierto, AMD ocupa una posición destacada para contribuir al desarrollo de esta nueva arquitectura híbrida.
La compañía ya está aplicando sus capacidades en computación clásica a este desafío mediante una nueva plataforma de codiseño para la corrección de errores cuánticos, desarrollada junto con IBM y el Centro de Ciencias Cuánticas del Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL). Esta iniciativa crea un entorno de trabajo compartido en el que evaluar las arquitecturas, el software y los flujos de trabajo que necesitarán los futuros sistemas cuántico-clásicos.
La plataforma aprovechará las capacidades complementarias de los tres socios. IBM aportará su tecnología de computación cuántica; ORNL, sus instalaciones y experiencia en investigación científica y computación de alto rendimiento; y AMD, sus tecnologías de procesamiento clásico y su software abierto para conectar los procesadores cuánticos con las cargas de trabajo científicas.
El primer despliegue combinará ordenadores cuánticos de IBM, incluido el IBM Quantum Nighthawk de 120 cúbits, con el sistema Umbra HPC, equipado con procesadores AMD EPYC y GPU AMD Instinct. Ambos entornos estarán ubicados conjuntamente para facilitar la integración y el trabajo coordinado entre las distintas tecnologías.
«Para construir sistemas cuánticos útiles, es necesario que las comunidades de computación cuántica y clásica resuelvan juntas los desafíos del diseño de sistemas», afirma Ralph Wittig, miembro corporativo y director de Investigación y Desarrollo Avanzado de AMD. «AMD aporta experiencia en CPU, GPU y FPGA, desde el control en tiempo real hasta la supercomputación de vanguardia. Junto con IBM, Oak Ridge y nuestros socios del ecosistema, estamos aplicando esa experiencia para desarrollar y probar cómo los procesadores cuánticos, la computación clásica y el software pueden trabajar juntos a gran escala».
Esta iniciativa se apoya en la trayectoria de AMD en el desarrollo de supercomputadoras de última generación y en su colaboración continuada con IBM en áreas como los cálculos científicos acelerados por GPU y la decodificación de errores mediante FPGA.
Diseñando los fundamentos de la computación clásica
La integración de la computación cuántica y clásica plantea importantes desafíos tecnológicos, ya que obliga a coordinar diferentes necesidades de procesamiento dentro de un mismo sistema. El control y la retroalimentación requieren sincronización precisa y respuestas de baja latencia; las simulaciones y los cálculos científicos necesitan una elevada capacidad de procesamiento paralelo; y la orquestación debe distribuir y coordinar las tareas entre todos estos recursos.
Para responder a estos requisitos, AMD trabaja con sus socios y el conjunto del ecosistema en un proceso de codiseño que aprovecha su amplio catálogo de tecnologías de alto rendimiento. El objetivo es cubrir todas las necesidades de computación clásica de los futuros sistemas cuánticos, desde el control en tiempo real hasta el procesamiento científico a gran escala.
Su propuesta se articula en torno a cuatro pilares tecnológicos:
- Procesadores AMD EPYC™: proporcionan la capacidad de orquestación y el rendimiento de propósito general necesarios para coordinar sistemas híbridos clásicos-cuánticos de gran complejidad.
- GPU AMD Instinct: aceleran las tareas de simulación, optimización y cálculo científico paralelo asociadas a las cargas de trabajo cuánticas.
- SoC adaptativos AMD Versal™: ofrecen capacidades de control, lectura y decodificación de baja latencia, situadas cerca del procesador cuántico.
- Ecosistema de software abierto AMD ROCm: facilita la conexión entre el hardware y las aplicaciones de computación de alto rendimiento (HPC) e inteligencia artificial (IA), favoreciendo la integración de los distintos entornos de procesamiento.
En conjunto, estas tecnologías proporcionan a los desarrolladores de soluciones cuánticas, los fabricantes de sistemas y las instituciones de investigación una infraestructura clásica escalable sobre la que empezar a diseñar y probar las arquitecturas del futuro.
Hacia una computación cuántica científicamente relevante
La corrección de errores es uno de los principales obstáculos que separan a los ordenadores cuánticos actuales de los sistemas capaces de abordar investigaciones científicas de relevancia. Superarlo exige avances tanto en computación cuántica como clásica, puesto que ambas tecnologías deben trabajar de forma coordinada y en paralelo.
Los investigadores necesitan comprender y optimizar no solo el funcionamiento de los procesadores cuánticos, sino también los recursos de computación clásica que permiten controlar sus operaciones, procesar la información y detectar y corregir errores. La nueva plataforma de codiseño proporcionará a AMD, IBM y ORNL un entorno compartido para investigar conjuntamente estos requisitos.
El proyecto se enmarca, además, en el apoyo de los tres socios a la Misión Génesis Cuántica del Departamento de Energía de Estados Unidos, cuyo objetivo es avanzar hacia el desarrollo de un ordenador cuántico científicamente relevante para 2028.
La nueva plataforma de codiseño proporcionará a AMD, IBM y ORNL un entorno compartido de investigación
Los planes también contemplan conectar esta plataforma con el Centro de Computación de Alto Rendimiento de Oak Ridge (OLCF), que alberga la nueva supercomputadora Lux SI (Super Intelligence) + HPC de ORNL, equipada con procesadores AMD EPYC y GPU AMD Instinct. Esta conexión permitirá ampliar el entorno de investigación y acceder a una infraestructura de mayor escala para estudiar cómo la integración de computación cuántica, inteligencia artificial y computación científica puede acelerar los descubrimientos y contribuir a la seguridad nacional.
Para AMD, esta iniciativa responde a una premisa fundamental: el desarrollo de la computación cuántica depende también de los avances en las tecnologías clásicas. La capacidad de procesamiento, la corrección de errores, la sincronización y la integración del software serán determinantes para que los sistemas cuánticos puedan superar sus limitaciones actuales.
Por ello, la colaboración con IBM y ORNL busca anticiparse a esas necesidades y sentar las bases tecnológicas que permitirán construir las futuras generaciones de ordenadores cuánticos. Una estrategia de codiseño que implica a empresas especializadas en computación cuántica, centros de investigación y proveedores de tecnología, y que sitúa a la computación clásica como una pieza esencial para hacer realidad el potencial de la computación cuántica.
