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abril 11, 2022

Novedades en Azure Quantum

Te contamos cómo probar ordenadores cuánticos reales de manera gratuita gracias a Azure Quantum.

Desde que Microsoft lanzara Azure Quantum en febrero de 2021 ha habido algunas novedades interesantes en la plataforma. En esta ocasión nos vamos a centrar en cómo desplegar algoritmos cuánticos en ordenadores reales sin ningún coste.

Créditos gratuitos en Azure Quantum

El 3 de febrero de 2022, Microsoft anunció su programa de créditos gratuitos sin necesidad de aprobación previa. Este programa nos regala 500 dólares estadounidenses en cada proveedor de computación cuántica suscrito al programa; actualmente, son IonQ y Quantinuum.

Para conseguir los créditos gratuitos tan solo debemos añadir los proveedores deseados a nuestro nuevo o existente Quantum Workspace y seleccionar el plan de precios Azure Quantum Credits. Así de sencillo. Los créditos caducan a los seis meses.

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En caso de necesitar más créditos, podemos intentar aplicar al programa original de créditos gratuitos de Microsoft para conseguir hasta 10.000 dólares.

Proveedores de computación cuántica

Actualmente, los ordenadores cuánticos en los que nos podemos gastar nuestros créditos gratuitos son los siguientes:

  • Quantinuum:
    • Quantinuum H1, powered by Honeywell: 10 qubits, volumen cuántico de 2048.
  • IonQ:
    • Trapped Ion QC: 11 qubits

Quantinuum es la empresa surgida de la fusión de Cambridge Quantum y Honeywell Quantum Solutions.

A lo largo del 2022 se espera la llegada de nuevos proveedores y ordenadores cuánticos:

  • Pasqal:
    • Basado en átomos neutrales (mismo número de electrones y protones)
  • Quantum Circuits Inc.
    • Basado en superconductores

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  • Rigetti:
    • Basado en superconductores
    • Aspen-11: 40 qubits
    • Aspen-M-1: 80 qubits
  • IonQ:
    • Basado en iones atrapados
    • Aria: 20 qubits algorítmicos

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Te puedes registrar para tener acceso a la versión previa de QCI, Rigetti y Pasqal en el siguiente enlace.

Herramientas de desarrollo

Otra de las novedades más importantes en Azure Quantum es la incorporación de nuevos Software Development Kits (SDK) para desarrollar los algoritmos cuánticos.

El Microsoft QDK (Quantum Development Kit) es el kit de desarrollo que permite crear y ejecutar aplicaciones cuánticas. Para crear una aplicación cuántica se pueden usar diferentes lenguajes y herramientas. Antes, el código puramente cuántico había que escribirlo en Q#, que luego se solía integrar con código C# o Python como código anfitrión.

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Actualmente, usando Python como lenguaje para el código anfitrión, se pueden usar otras librerías para escribir el código cuántico. Las nuevas posibilidades son las siguientes:

  • Qiskit: el SDK de IBM, incluye numerosas librerías para circuitos, control de errores, química, inteligencia artificial, finanzas…
  • Cirq: el SDK de Google, incluye librerías como OpenFermion (química), TensorFlow Quantum y otras.
  • Formato específico soportado por el proveedor de hardware: por ejemplo, OpenQASM para Quantinuum o IonQ Json para IonQ.

Esto abre la posibilidad de ejecutar directamente en Azure Quantum las aplicaciones cuánticas realizadas para otras plataformas como Google o IBM.

La integración es realmente sencilla. Por ejemplo, a un programa escrito en Qiskit solo habría que añadirle lo siguiente para ejecutarlo en Azure Quantum:

integracion con azure quantum

Ejecutar código es más fácil que nunca con la nueva incorporación de los Jupyter Notebooks al portal de Azure:

workspace en azure quantum

Perspectivas de futuro

Como hemos visto, la plataforma está bien posicionada en el mercado y no para de incorporar nuevas funcionalidades tanto a nivel de software como de hardware, a medida que los diferentes proveedores van evolucionando sus tecnologías.

Peter Chapman, el presidente y CEO de IonQ, anunció recientemente que Azure Quantum será la primera plataforma a través de la que será accesible su último ordenador cuántico, el IonQ Aria.

En el caso del software, próximamente se añadirá un nuevo lenguaje de programación a la lista de los disponibles en Azure Quantum: Quil (Quantum Instruction Language), desarrollado por Rigetti.

Y por otra parte la evolución del hardware cuántico sigue avanzando a buen ritmo. Actualmente estamos en la era NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum), lo que significa que los ordenadores cuánticos que tenemos son difíciles de escalar debido al ruido o interferencias que alteran los qubits y producen la decoherencia de los estados cuánticos. A pesar de eso, los ordenadores cuánticos prácticamente han duplicado anualmente su capacidad de cálculo durante los últimos años, gracias a las mejoras evolutivas del hardware y la mejoras en la corrección de errores.

En paralelo se está trabajando en conseguir ordenadores cuánticos más fácilmente escalables; en este sentido, Microsoft anunció el 14 de marzo de 2022 un gran hito para la construcción de un qubit topológico basado en los llamados modos cero de Majorana. El equipo de científicos de Microsoft ha conseguido crear modos cero de Majorana a ambos extremos de un nanocable, lo cual permite crear una capa natural de protección contra interferencias que habilitará la posibilidad de aislar a un qubit y reducir drásticamente los errores por decoherencia. La única manera de medir el estado cuántico del qubit sería leyendo el estado combinado de ambos extremos del nanocable al mismo tiempo.

Gabriel Grajea
Autor
Gabriel Grajea
Software Development Engineer

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