Computación cuántica sólo funcionará en convergencia con HPC e IA: HPE

Tras haber superado la barrera de la computación a exaescala en el ámbito de las supercomputadoras, la industria tecnológica se enfrenta a una nueva demanda: la integración nativa de sistemas cuánticos en la infraestructura existente. Para convertir a la nueva tecnología en un activo de valor para las empresas, Hewlett Packard Enterprise (HPE) ha delineado una hoja de ruta en la que el cómputo de alto rendimiento (HPC), la Inteligencia Artificial (IA) y el cómputo cuántico convergen como una trifecta que acelera su impacto en la ciencia y los negocios.

“Para que el cómputo cuántico sea útil y resuelva problemas que realmente nos importan, no va a funcionar por sí solo. No será alguien con un millón de cúbits que haya diseñado de manera aislada; será una asociación. Será la IA en las herramientas que diseñan y fabrican los cúbits, y será la IA en el HPC controlando, calibrando y escalando la arquitectura”, afirmó Kirk Bresniker, HPE Fellow, vicepresidente y arquitecto jefe de HPE Labs, en entrevista con DPL News.

Del laboratorio al valor empresarial

La historia de HPE Labs —que celebra su 60 aniversario tras ser fundada en 1966 por Bill Hewlett y Dave Packard— con la tecnología cuántica se remonta a casi 15 años atrás. En 2011, los equipos de investigación lograron avances significativos en cúbits. Sin embargo, Bresniker admite que en su momento se decidió pausar la iniciativa debido a que no existía un camino viable hacia el valor empresarial, considerando al mismo tiempo que la empresa no se dedica a la investigación pura.

Según el directivo, el punto de inflexión ocurrió tras consolidar la integración de equipos históricos como HP, SGI (Silicon Graphics International) y Cray para romper la barrera de la exaescala. Al interactuar con los clientes de supercómputo más exigentes del mundo, la pregunta era recurrente: “¿Dónde conectamos los cúbits en la supercomputadora post-exaescala del mañana?”

Bresniker asumió el reto como un problema integral de portafolio. “Es un problema de supercomputación,  es un problema de redes, es un problema de IA; son todas estas cosas juntas”. Como prueba del avance de la empresa en este segmento, HPE Discover funcionó como escaparate para el primer “candelabro” cuántico fuera del laboratorio, en el mismo pabellón donde se encuentran los avances en IA, las supercomputadoras utilizadas por el Departamento de Energía de Estados Unidos y Cray-1, una de las primeras supercomputadoras del mercado.

La urgencia de la integración: HPC, IA y cómputo cuántico

La transición de la computación cuántica desde los laboratorios de investigación hacia aplicaciones prácticas ya no es una cuestión de “si ocurrirá”, sino de “cuándo”, coincidieron Laura Schulz, líder de innovación cuántica en Argonne National Laboratory y Bruno Abreu, subdirector científico en PSC Pittsburgh Supercomputing Center (PSC). Ambos directivos advirtieron que el verdadero potencial no radica en la potencia bruta aislada, sino en lo que el HPC, el cómputo cuántico (QC) y la IA pueden lograr al operar de manera conjunta.

Bajo el proyecto Genesis, el laboratorio Argonne utiliza IA para el desarrollo de algoritmos que permiten operar sistemas cuánticos. Los sistemas cuánticos actuales son altamente sensibles, por lo que la integración de la IA permitiría ejecutar analítica predictiva y mantenimiento a partir de miles de sensores en criostatos y supercomputadoras, lo que resolverá limitaciones de la gestión de flujos de trabajo. 

Otra aplicación puede ser el uso de IA para ayudar a afrontar problemas en circuitos cuánticos y optimizar su implementación para plataformas de hardware específicas, reduciendo el ruido y mejorando el rendimiento. Abreu también explicó que la IA se puede usar para tratar con dispositivos no volátiles (por ejemplo, 100-1,000 qubits), y ayudar a lidiar con el ruido (corrección y mitigación de errores) particularmente en ciencia de materiales y química.

HPE como el integrador crítico del ecosistema

Para los centros de supercomputación nacionales y laboratorios de investigación, la adquisición directa de hardware a múltiples proveedores cuánticos dispersos introduce una enorme complejidad arquitectónica y un alto riesgo de inversión. Al incorporar diversos proveedores cuánticos dentro de su portafolio global, HPE busca simplificar la arquitectura del sistema y el despliegue de soluciones de pila completa (full-stack).

Abreu, por su parte, indicó que han mantenido conversaciones con los proveedores de cómputo cuántico sobre la importancia de diseñar sus equipos para facilitar su integración con los entornos tradicionales de HPC. Los centros de investigación buscarían evitar la complejidad de armar y gestionar múltiples componentes aislados; en su lugar, requieren soluciones integradas que empaqueten y den estructura a los sistemas cuánticos para que su despliegue sea reproducible en cualquier ubicación física.

Schulz describió los sistemas cuánticos como “bestias en la pared” que requieren protocolos operativos completamente nuevos en los centros de investigación y cómputo tradicionales, lo que incluye el manejo especializado de tanques de helio y nitrógeno líquido.

En ese sentido, los directivos señalaron que no basta con crear un puente de software entre dos modelos, sino que se requiere un entorno que acople de forma fluida el software cuántico con el de HPC, que permita gestionar de manera segura la programación, el movimiento de datos, la seguridad y la procedencia de la información.

Visión a 2030: soberanía y utilidad real

Respecto al tiempo y proceso de adopción entre negocios y laboratorios de investigación, Bresniker reiteró que al final se trata de hallar el uso adecuado para el cómputo cuántico. El directivo aconsejó que las organizaciones inicien por analizar el problema de negocio que desean resolver antes de adquirir “tecnología ruidosa” a pequeña escala. La estrategia consiste en diseccionar el problema y mapear qué componentes pueden resolverse de manera más eficiente mediante sistemas clásicos. “Yo no quiero usar un cúbit para hacer aritmética. Para eso tengo una calculadora”, sentenció.

Al enmarcar a la computación cuántica dentro de la conversación que tendrá en el HPE Discover 2030, Bresniker identificó cinco megatendencias: la empresa agéntica, IA ejecutando resultados seguros sobre datos propios; la reconfiguración de la generación de energía para soportar las cargas de trabajo; la computación confidencial (proof before trust); la evolución de la IA más allá de los grandes modelos de lenguaje (LLM), y la utilidad cuántica.

“Creo que nuestra expectativa es que tendremos sistemas cuánticos de escala moderada, que informarán algoritmos de aprendizaje automático a gran escala que luego crearán resultados de ciencia cuántica y mecánica cuántica para la empresa en anticipación a sistemas cuánticos de mayor escala que vendrán [en el futuro]”, agregó.

El directivo también adelantó que así como la conversación actual sobre la IA soberana responde a la necesidad de las naciones de asegurar su suministro de infraestructura, energía e información frente a tensiones geopolíticas, el cómputo cuántico soberano o regional emergerá como un activo estratégico indispensable.