IBM Research: el laboratorio donde se diseña el futuro de la computación cuántica e IA
Yorktown Heights, Nueva York. En medio de los bosques del estado de Nueva York se encuentra uno de los lugares donde se diseña parte del futuro tecnológico del mundo. Se trata del Centro de Investigación Thomas J. Watson de IBM, un laboratorio diseñado por el arquitecto Eero Saarinen, cuya estructura curva de cristal alberga el desarrollo de avances en Inteligencia Artificial (IA), computación cuántica y nuevos algoritmos.
Durante la visita, George Tulevski, director del IBM Think Lab, destacó el valor del complejo dentro de la estrategia de la compañía. “Quizás lo más interesante de este edificio es que sigue siendo un laboratorio en funcionamiento”, comentó. Aproximadamente la mitad de las instalaciones albergan espacios especializados donde se gestan las tecnologías que luego darán el salto al sector comercial.
Para el directivo, la computación moderna ha dejado de ser una tecnología única para convertirse en un conjunto de herramientas complementarias. “La industria avanza hacia un modelo de computación cada vez más heterogéneo, donde diferentes arquitecturas conviven para resolver desafíos específicos. La misión de IBM Research es hacer avanzar tres modalidades clave de computación”, afirmó.
La primera es la computación de propósito general, sustentada en procesadores convencionales y sistemas como la computadora central de IBM. La segunda corresponde a la IA, que requiere infraestructuras distintas, basadas en GPUs y aceleradores especializados para entrenar e implementar modelos de lenguaje y aplicaciones empresariales. La tercera es la computación cuántica, una tecnología que promete resolver determinados problemas matemáticos de forma exponencialmente más rápida que los sistemas digitales actuales.
Para IBM, el verdadero desafío no consiste únicamente en desarrollar cada una de estas plataformas, sino en encontrar los puntos de convergencia entre ellas. “La computación se está volviendo cada vez más heterogénea”, explicó Tulevski. “Tenemos diferentes tipos de hardware, diferentes representaciones de datos y diferentes formas de resolver problemas. El reto es hacer que trabajen juntas”.
Aunque la conversación tecnológica suele centrarse en la Inteligencia Artificial o los procesadores cuánticos, la compañía considera que la verdadera base de esta evolución sigue siendo el silicio.
IBM opera una instalación de fabricación avanzada en Albany, Nueva York, donde investiga nuevas generaciones de semiconductores y tecnologías para llevar el escalamiento de transistores a sus límites físicos. Esta infraestructura no sólo sirve para desarrollar CPUs y aceleradores de IA, optimizados para reducir el consumo energético; también es utilizada para fabricar los procesadores cuánticos de IBM, cuyos cubits superconductores se construyen sobre sustratos de silicio.
La visita permitió observar de cerca uno de los componentes más críticos de esta infraestructura cuántica: el sistema de refrigeración necesario para mantener operativos los cubits. A diferencia de los chips convencionales, los procesadores cuánticos deben funcionar a temperaturas extremadamente bajas para preservar sus propiedades.
Durante la explicación, Tulevski mostró cómo el procesador se ubica en la parte inferior de una estructura que reduce gradualmente la temperatura desde el ambiente hasta tan sólo 15 milikelvin, un entorno de escala científica que resulta ser más frío que el espacio exterior. Para lograrlo, el sistema utiliza helio líquido y una refrigeración por dilución que mezcla dos isótopos (helio-3 y helio-4).
Este proceso extrae la energía residual hasta llegar al cero absoluto. Debido a estas condiciones extremas, todo el conjunto opera dentro de una cámara de vacío que protege al procesador de vibraciones, calor e interferencias externas. Sin este entorno controlado, los cubits perderían rápidamente la estabilidad necesaria para ejecutar cálculos cuánticos complejos.
Esta estrategia de investigación, orientada a la creación de un modelo de computación híbrida y heterogénea, se sostiene sobre cuatro pilares: silicio, IA, computación cuántica y algoritmos, indicó Tulevski. “En el campo de la IA, los investigadores trabajan en modelos más pequeños y especializados, herramientas para personalizar modelos fundacionales y plataformas que faciliten su integración en procesos empresariales”.
En computación cuántica, el trabajo abarca desde el diseño de procesadores y sistemas completos hasta algoritmos y aplicaciones científicas. “Necesitamos nuevos algoritmos capaces de moverse entre las Unidades Centrales de Procesamiento (CPUs), las Unidades de Procesamiento Gráfico (GPUs) y los procesadores cuánticos”, señaló Tulevski. “Las representaciones de datos son diferentes y los problemas también lo son”.
El directivo dijo que uno de los conceptos más ambiciosos que desarrolla la empresa es la llamada “supercomputación centrada en la cuántica”. La idea consiste en integrar procesadores cuánticos dentro de los entornos de supercomputación actuales, donde hoy predominan miles de CPUs y GPUs. Más que conectar físicamente las máquinas, el desafío consiste en combinar dos formas completamente distintas de representar y procesar información: la computación digital tradicional y los circuitos cuánticos.
Según Tulevski, esta convergencia permitirá abordar problemas científicos extremadamente complejos en áreas como química, física y ciencia de materiales.
Aunque la computación cuántica suele asociarse con promesas futuras, IBM ya está mostrando aplicaciones concretas. “Uno de los proyectos más recientes fue realizado junto con Cleveland Clinic y el centro japonés Riken. Los investigadores lograron simular con precisión la energía de distintas conformaciones de proteínas, un cálculo extremadamente complejo para los sistemas tradicionales”, agregó.
El ejecutivo indicó que la investigación fue ampliada para analizar proteínas de aproximadamente 12 mil átomos, demostrando el potencial de la tecnología para acelerar descubrimientos en ciencias de la vida. “La empresa también trabaja con laboratorios nacionales en simulaciones relacionadas con experimentos de dispersión de neutrones y estudios avanzados de física”, dijo George Tulevski.
Asimismo, explicó que la estrategia se apoya en una red internacional que reúne a más de 300 organizaciones entre universidades, laboratorios nacionales, startups y empresas. Europa es una de las regiones con mayor actividad, con instalaciones como el sistema cuántico desplegado en San Sebastián, España; y uno de los dos centros públicos de datos cuánticos de IBM, ubicado en Ehningen, Alemania (el otro opera en Nueva York).
América Latina también forma parte de este ecosistema: en Brasil, IBM colabora con instituciones de investigación y organizaciones financieras para explorar aplicaciones de esta tecnología. Actualmente, cualquier usuario puede acceder gratis a sus sistemas cuánticos por periodos limitados. Además, empresas y centros de investigación pueden contratar capacidad dedicada o delegar la operación de sistemas propios a la compañía, con nuevos despliegues previstos en Chicago, India, Cleveland Clinic y el Instituto Politécnico Rensselaer (RPI).
Para George Tulevski, el verdadero salto cuántico de la industria ocurrirá cuando el software sea capaz de derribar las fronteras entre los sistemas actuales. “El éxito no vendrá de elegir entre el silicio, la IA o la física cuántica, sino de nuestra capacidad para orquestarlos”, concluyó el ejecutivo.