La apuesta de IBM por lo cuántico: 10.000 millones y un centro de investigación perdido en el bosque

A una hora de Nueva York y perdido en mitad de un bosque. A medida que se avanza por la carretera local nadie podría imaginarse que entre la inmensidad de robles, arces y abedules se encuentra uno de los principales centros de desarrollo de computación cuántica. Es aquí, cerca de varias reservas naturales, donde IBM tiene su sede principal de investigación: el Thomas J. Watson Research Center.

Construido bajo el mandato de Thomas J. Watson Jr. (hijo del fundador del Gigante Azul), la compañía se dio cuenta de que necesitaba centralizar a sus científicos e investigadores. El objetivo era crear un entorno aislado del ruido comercial. Había que desarrollar un espacio de «investigación pura» y para ello adquirió un extenso terreno en un entorno natural que fomentaría la concentración y la creatividad de sus investigadores. El encargo de diseñar el edificio recayó en uno de los arquitectos más importantes de la época, Eero Saarinen que rompió con el esquema tradicional de los laboratorios de la época y propuso un diseño futurista que se integraba perfectamente con el paisaje natural. En 1961, se inaugura el edificio.

Thomas J. Watson Research Center: no es un centro de diseño

Para profundizar en la labor del Thomas J. Watson Research Center y la infraestructura técnica que sustenta la innovación en IBM, es fundamental entender que este espacio no funciona como una oficina de diseño convencional, sino como un laboratorio de trabajo real y tangible. Aproximadamente la mitad de la superficie total del centro está compuesta por instalaciones especializadas, incluyendo salas blancas, laboratorios húmedos y laboratorios de metrología, donde se fabrican físicamente las tecnologías de computación del mañana.

Esta capacidad de fabricación es lo que permite a IBM avanzar simultáneamente en lo que denominan las tres modalidades clave del cómputo. Tal y como explicó a Byte TI, George Tulevski, Program Director of IBM Think Lab, “La primera es la computación de propósito general, basada en la arquitectura de la CPU y ejemplificada por los mainframes clásicos de IBM.

La segunda modalidad es la computación de IA, que demanda una infraestructura distinta centrada en la GPU y en chips ASIC diseñados para entrenar e inferir modelos de lenguaje de gran tamaño (LLM). Finalmente, la tercera modalidad es la computación cuántica, que utiliza unidades de procesamiento cuántico (QPU) para ejecutar algoritmos basados en circuitos cuánticos, capaces de resolver funciones matemáticas complejas de manera exponencialmente más rápida que cualquier ordenador digital”.

Un aspecto crítico que une estas tres vertientes es el uso de la tecnología del silicio como capa fundacional común. IBM opera una instalación de salas blancas de 300 milímetros en Albany, Nueva York, donde lleva al límite el escalado de transistores bajo la Ley de Moore. Aunque los procesadores cuánticos no utilizan transistores, sino qubits de transmón superconductores (uno de los tipos de bits cuánticos más exitosos para construir computadoras cuánticas de escala comercial), el sustrato base sigue siendo el silicio. Esta infraestructura compartida permite a IBM diseñar chips de IA altamente optimizados para el consumo eficiente de energía e integrarlos directamente en sus sistemas cuánticos para gestionar tareas críticas como la corrección de errores en computadoras cuánticas tolerantes a fallos.

La visión de IBM en este centro de investigación culmina en el concepto de supercomputación centrada en la cuántica. En lugar de ver a la computadora cuántica como una entidad aislada, IBM la integra en un entorno de computación de alto rendimiento donde conviven CPUs, GPUs y QPUs. El desafío técnico no es sólo colocar las máquinas juntas, sino inventar nuevos algoritmos que permitan traducir representaciones de datos entre la aritmética binaria tradicional y los circuitos cuánticos basados en la teoría de grupos.

Tal y como explicó George Tulevski, Program Director of IBM Think Lab, “esta integración ya está permitiendo hitos científicos, como la simulación de la energía del estado fundamental en proteínas de más de 12,000 átomos, una tarea que requiere un flujo de trabajo híbrido donde las supercomputadoras clásicas dividen el problema en fragmentos digeribles para que los procesadores cuánticos realicen los cálculos más complejos.” Para mantener estos procesadores operativos, el centro utiliza criostatos masivos que, mediante una mezcla de isótopos de helio, enfrían los chips hasta los 10 o 15 milikelvin, una temperatura más fría que el espacio exterior

La cuántica como socio igualitario

LA apuesta de IBM por la cuántica es clara. Actualmente, el Gigante Azul es una de las apuestas más seguras en esta tecnología. Jerry Chow, CTO del centro de supercomputación cuántica de IBM, aporta para ello una perspectiva basada en más de 20 años de experiencia, desde los días en que sólo se trabajaba con qubits individuales.

Para Chow, la verdadera capacidad diferenciadora de la computación cuántica reside en el lenguaje de los circuitos cuánticos. Al ejecutar operaciones que aprovechan la superposición y el entrelazamiento, se pueden resolver problemas matemáticos que están más allá de la capacidad de simulación de cualquier computadora clásica actual.

La visión de Chow no pasa porque la cuántica reemplace a la computación tradicional, sino porque se convierta en un «socio igualitario» en el ecosistema junto a las CPUs y GPUs. Un ejemplo concreto de esta visión es el trabajo realizado con la Cleveland Clinic y RIKEN, donde se utilizó un flujo de trabajo híbrido para simular las propiedades energéticas de una proteína de más de 12.000 átomos, una tarea imposible de realizar solo en una computadora cuántica actual, pero que se logró fragmentando el problema mediante computación clásica y ejecutando las partes críticas en sistemas cuánticos.

Una inversión de 10,000 millones

Para hacer realidad esta visión, IBM ha anunciado una inversión masiva de más de 10,000 millones de dólares durante los próximos cinco años. Este capital se destinará a investigación y desarrollo, expansión de la fabricación, asociaciones en el ecosistema y adquisiciones. El objetivo principal es acelerar la hoja de ruta de la compañía para entregar la primera computadora cuántica a gran escala y tolerante a fallas, denominada IBM Quantum Starling, para el año 2029.

Entre los puntos destacados de esta inversión se encuentran:

• IBM Quantum Starling (2029): un sistema capaz de ejecutar 20,000 veces más operaciones que los sistemas actuales.
• Anderon: la creación de la primera fundición de obleas puramente cuánticas del mundo, en la que IBM contribuirá con 1,000 millones de dólares en efectivo junto con propiedad intelectual y activos.
• Ventaja cuántica: IBM confía en que sus socios demostrarán la «ventaja cuántica» (resolver problemas de forma más eficiente que con métodos clásicos) tan pronto como en 2026.
• Software líder: la consolidación de Qiskit como la pila de software preferida, utilizada actualmente por el 70% de los desarrolladores cuánticos del mundo.

Con más de 90 sistemas cuánticos desplegados globalmente y una red de más de 340 organizaciones asociadas, esta inversión IBM busca asegurar que su liderazgo en lo cuántico y apostando por la innovación. Igual que cuando se inauguró el Thomas J. Watson Research Center.