En la Conferencia de Desarrolladores Cuánticos 2025, IBM® presentó los avances innovadores en algoritmos, hardware y software que permitirán a nuestra comunidad lograr juntos una ventaja cuántica.
por Ryan Mandelbaum – IBM
La ventaja cuántica no es la línea de meta del maratón de la computación cuántica. De hecho, está más cerca del comienzo. La ventaja cuántica significa que los métodos cuánticos + clásicos pueden superar de forma demostrable a los métodos puramente clásicos. A medida que surgen estas ventajas, debemos estar listos para escalarlas, y nuestros sistemas, con el objetivo de realizar una computación cuántica útil.
En el inicio de la Conferencia de Desarrolladores Cuánticos (QDC) de esta semana, pronunciamos nuestro discurso anual sobre el Estado de la Unión, presentando nuevas herramientas e investigaciones para ayudar a nuestra comunidad a lograr y escalar la ventaja cuántica. Como prometimos, verificamos los nuevos procesadores y los avances de software fuera de nuestra hoja de ruta. Pero también presentamos una visión de cómo estamos construyendo el futuro de la informática en sí.
Entonces, ¿qué anunciamos y cómo empezar? Siga leyendo para obtener más información.
Tres candidatos para la ventaja cuántica
El año pasado, Jay Gambetta, director de IBM Research, dijo que veríamos una ventaja cuántica para fines de 2026, siempre que las comunidades cuántica y HPC trabajen juntas. Ahora, la comunidad cuántica está comenzando a hacer sus primeras afirmaciones de ventaja creíbles.
A principios de este año, publicamos un marco para medir rigurosamente cómo y cuándo habremos entrado en la era de la ventaja. Hoy en día, nos encontramos en una coyuntura emocionante en la historia de esta tecnología. Ya estamos viendo ejemplos de empresas que crean alternativas cuánticas potencialmente útiles a las soluciones clásicas de producción. Al mismo tiempo, los teóricos buscan pruebas rigurosas de ventaja verificando las implementaciones de circuitos cuánticos con métodos clásicos confiables.
Nuestro equipo ha estado trabajando para encontrar circuitos con separaciones sobre la computación clásica que puedan validarse rigurosamente. En QDC, presentamos experimentos de ventaja candidata en tres categorías: estimación observable, algoritmos variacionales y problemas con la verificación clásica eficiente. Aún así, argumentamos que la comunidad aún no ha logrado una ventaja, porque aún no hemos cumplido con los criterios clave establecidos en el marco de la ventaja: a saber, validación rigurosa de la computación cuántica y una separación cuántica demostrable medida en términos de eficiencia, rentabilidad, precisión o alguna combinación de los tres.
Es por eso que IBM, Flatiron, BlueQubit y Algorithmiq han contribuido a un rastreador de ventajas abierto y dirigido por la comunidad. El rastreador permite a los usuarios monitorear y evaluar sistemáticamente candidatos prometedores de ventaja cuántica, y cómo estos candidatos se comparan con los principales métodos clásicos.
Nuevas capacidades para escalar la ventaja
Mientras tanto, nuestro trabajo en IBM es construir las herramientas que permitan a la comunidad cuántica encontrar y ampliar la ventaja, desde los usuarios que validan las ventajas con circuitos cuánticos hasta aquellos que buscan acelerar las aplicaciones con cuántica.
Chip IBM Quantum Nighthawk (Crédito: IBM)
En primer lugar, la ventaja cuántica requiere hardware de alto rendimiento. Este año, presentamos el IBM Quantum Nighthawk de 120 qubits. Nighthawk es nuestro primer chip con una topología de qubit cuadrado, aumentando el número de acopladores de 176 a 218 de Heron. Esto permite a los desarrolladores diseñar circuitos un 30% más complejos con menos puertas SWAP, lo que les permite abordar problemas más grandes.
Nighthawk está diseñado para escalar tanto modularmente como en rendimiento. Planeamos mejorar la línea de chips Nighthawk con revisiones que pueden ejecutar circuitos en 5,000, 7,500, 10,000 y, en última instancia, 15,000 puertas cuánticas. Prometimos un Nighthawk capaz de ejecutar 5,000 puertas para fines de 2025, y proyectamos que podremos alcanzar ese hito.
El plano de qubits de IBM Quantum Nighthawk incluye 120 qubits dispuestos en una red cuadrada.
También lanzamos el IBM Quantum Heron de mayor rendimiento hasta el momento. Ahora en su tercera revisión, Heron presenta la mediana más baja de errores de puerta de dos qubits hasta la fecha: de sus 176 posibles acoplamientos de dos qubits, 57 de ellos entregan menos de un error en cada 1000 operaciones. Además, hemos logrado un nuevo récord en nuestra flota de Garzas: 330.000 CLOPS, frente a los 200.000 de finales de 2024. Eso nos permite ejecutar el experimento de utilidad cuántica en menos de 60 minutos, más de 100 veces más rápido de lo que podríamos en 2023. Y como compromiso con nuestra comunidad, nuestros asistentes a QDC tendrán acceso exclusivo al chip Heron r3 durante la conferencia.
Igualmente importante para las cargas de trabajo con ventaja es un kit de desarrollo de software de alto rendimiento, y el SDK de Qiskit de código abierto sigue siendo el SDK cuántico de código abierto preferido y de mayor rendimiento. Los últimos puntos de referencia encuentran que Qiskit SDK v2.2 es 83 veces más rápido en la transpilación que Tket 2.6.0.
Mientras tanto, encontrar y validar ventajas requiere un alto nivel de control a medida que los desarrolladores construyen y optimizan sus circuitos. Qiskit v2.1 habilitó anotaciones de caja, donde los usuarios pueden agregar banderas a regiones específicas de un circuito. Ahora, el paquete Samplomatic le permite agregar personalizaciones a esas regiones. A continuación, transforma esas personalizaciones en una plantilla más un nuevo objeto denominado samplex, que proporciona semántica para la aleatorización de circuitos. Los usuarios pasan la plantilla de circuito y el samplex a la nueva primitiva ejecutor, lo que ofrece una forma mucho más eficiente de aplicar la mitigación de errores avanzada y componible técnicas.
Comience con el paquete Samplomatic GitHub aquí.
Las anotaciones también permiten mejoras en los circuitos, por ejemplo, la creación y ejecución de circuitos dinámicos escalables. Los circuitos dinámicos incorporan operaciones clásicas en medio de un recorrido de circuito, aprovechando la medición a mitad del circuito y alimentando la información hacia adelante para realizar cambios condicionales en el resto del circuito. Las anotaciones de circuito permiten a los usuarios realizar operaciones de temporización diferida y estiramiento, y en una demostración mostrada en QDC, usamos la funcionalidad de extensión para agregar desacoplamiento dinámico a los cúbits que estaban inactivos durante las mediciones simultáneas y las operaciones de realimentación.
¿El resultado? Vimos resultados hasta un 25 % más precisos con una reducción del 58 % en las puertas de dos qubits en la escala de 100+ qubits. Eso incluye el uso de circuitos dinámicos sobre circuitos estáticos para una demostración que involucra una simulación de modelo de Ising de 46 sitios con 8 pasos de Trotter. En otras palabras, demostramos que ahora es posible ejecutar circuitos dinámicos a escala de servicios públicos, y que proporcionan beneficios tangibles sobre circuitos estáticos.
Además, samplomatic permite a los usuarios más control y flexibilidad al ejecutar herramientas avanzadas de mitigación de errores clásicas. La cancelación probabilística de errores (PEC) es un método de mitigación de errores que elimina el sesgo de un circuito cuántico ruidoso y proporciona valores esperados sin ruido. Sin embargo, viene con una sobrecarga de muestreo sustancial. El control mejorado que ofrece samplomatic le permite agregar métodos avanzados de mitigación de errores clásicos a los circuitos para disminuir la sobrecarga de muestreo de PEC por 100x.
Siempre hemos dicho que la ventaja cuántica solo llegará si la cuántica y la clásica trabajan juntas. Este año, hemos visto numerosos ejemplos de cómo la comunidad cuántica global se está expandiendo hacia HPC. Sin embargo, los programadores científicos trabajan principalmente en lenguajes compilados como C++, y Qiskit se construyó originalmente en Python, un lenguaje interpretado.
Es por eso que, con Qiskit v2.x, introdujimos una API de C que aprovecha una interfaz de función externa para permitir enlaces a cualquier otro lenguaje de programación, ya sea compilado o interpretado. A través de la API de C, Qiskit logra una integración más profunda con los sistemas HPC, lo que permite que las cargas de trabajo cuánticas clásicas se ejecuten de manera eficiente dondequiera que se implementen. Recientemente construimos una interfaz C ++ sobre la API de C, destacada en el QDC de este año y en el blog IBM Quantum con un nuevo flujo de trabajo cuántico + HPC demo.
Juntos, los circuitos y algoritmos para obtener ventaja impulsarán en última instancia las bibliotecas de aplicaciones cuánticas, y nos hemos comprometido a realizar bibliotecas de aplicaciones para 2027. En el QDC de este año, mostramos el progreso de los algoritmos de última generación en las cuatro áreas clave que esperamos que conformen esas bibliotecas: simulación hamiltoniana, optimización, aprendizaje automático y ecuaciones diferenciales.
En el camino hacia ese objetivo, debutamos con Qiskit Functions un año antes del año pasado, y nuestros socios en E.ON, Yonsei y ColibriTD ya han publicado investigaciones con la ayuda de funciones de Q-CTRL y Qunova Computing. Este año, Qunova Computing, Kipu Quantum, Colibri TD y Global Data Quantum han contribuido con nuevas funciones de Qiskit al catálogo. Le recomendamos que consulte las funciones en Plataforma cuántica de IBM.
Construyendo nuestra arquitectura tolerante a fallas
Mientras permitimos que nuestra comunidad logre y escale la ventaja cuántica, IBM Quantum se centra en impulsar nuestra hoja de ruta para escalar la computación cuántica tolerante a fallas. El éxito requiere que iteremos y aprendamos lo más rápido posible, llevando esas lecciones adelante a medida que lanzamos nuevo hardware.
Impulsando nuestros ciclos de aprendizaje hay nuevos procesos de fabricación que nos permiten crear más chips, más rápido. Este año, revelamos el proceso detrás de nuestros chips: todos nuestros chips comienzan en obleas de 300 mm en el Albany NanoTech Complex de última generación y siempre activo, incorporando los últimos avances en tecnología de 300 mm con nuestra experiencia cuántica y de semiconductores líder en el mundo en IBM Research. Estos procesos nos permiten duplicar la velocidad de I+D para nuestros últimos chips al reducir el tiempo de procesamiento de las obleas a la mitad, todo mientras producimos un chip diez veces más complejo que cualquier cosa que tengamos lanzado anteriormente.
La ventaja cuántica no es la línea de meta del maratón de la computación cuántica. De hecho, está más cerca del comienzo. La ventaja cuántica significa que los métodos cuánticos + clásicos pueden superar de forma demostrable a los métodos puramente clásicos. A medida que surgen estas ventajas, debemos estar listos para escalarlas, y nuestros sistemas, con el objetivo de realizar una computación cuántica útil.
En el inicio de la Conferencia de Desarrolladores Cuánticos (QDC) de esta semana, pronunciamos nuestro discurso anual sobre el Estado de la Unión, presentando nuevas herramientas e investigaciones para ayudar a nuestra comunidad a lograr y escalar la ventaja cuántica. Como prometimos, verificamos los nuevos procesadores y los avances de software fuera de nuestra hoja de ruta. Pero también presentamos una visión de cómo estamos construyendo el futuro de la informática en sí.
Entonces, ¿qué anunciamos y cómo empezar? Siga leyendo para obtener más información.
Hoja de ruta actualizada de IBM Quantum para 2025
Tres candidatos para la ventaja cuántica
El año pasado, Jay Gambetta, director de IBM Research, dijo que veríamos una ventaja cuántica para fines de 2026, siempre que las comunidades cuántica y HPC trabajen juntas. Ahora, la comunidad cuántica está comenzando a hacer sus primeras afirmaciones de ventaja creíbles.
A principios de este año, publicamos un marco para medir rigurosamente cómo y cuándo habremos entrado en la era de la ventaja. Hoy en día, nos encontramos en una coyuntura emocionante en la historia de esta tecnología. Ya estamos viendo ejemplos de empresas que crean alternativas cuánticas potencialmente útiles a las soluciones clásicas de producción. Al mismo tiempo, los teóricos buscan pruebas rigurosas de ventaja verificando las implementaciones de circuitos cuánticos con métodos clásicos confiables.
Nuestro equipo ha estado trabajando para encontrar circuitos con separaciones sobre la computación clásica que puedan validarse rigurosamente. En QDC, presentamos experimentos de ventaja candidata en tres categorías: estimación observable, algoritmos variacionales y problemas con la verificación clásica eficiente. Aún así, argumentamos que la comunidad aún no ha logrado una ventaja, porque aún no hemos cumplido con los criterios clave establecidos en el marco de la ventaja: a saber, validación rigurosa de la computación cuántica y una separación cuántica demostrable medida en términos de eficiencia, rentabilidad, precisión o alguna combinación de los tres.
Es por eso que IBM, Flatiron, BlueQubit y Algorithmiq han contribuido a un rastreador de ventajas abierto y dirigido por la comunidad. El rastreador permite a los usuarios monitorear y evaluar sistemáticamente candidatos prometedores de ventaja cuántica, y cómo estos candidatos se comparan con los principales métodos clásicos.
Obtenga más información sobre los últimos candidatos a ventajas cuánticas con el nuevo Quantum Advantage Tracker aquí.
El nuevo Quantum Advantage Tracker invita a los usuarios a monitorear y evaluar demostraciones de ventaja cuántica.
Nuevas capacidades para escalar la ventaja
Mientras tanto, nuestro trabajo en IBM es construir las herramientas que permitan a la comunidad cuántica encontrar y ampliar la ventaja, desde los usuarios que validan las ventajas con circuitos cuánticos hasta aquellos que buscan acelerar las aplicaciones con cuántica.
Chip IBM Quantum Nighthawk (Crédito: IBM)
En primer lugar, la ventaja cuántica requiere hardware de alto rendimiento. Este año, presentamos el IBM Quantum Nighthawk de 120 qubits. Nighthawk es nuestro primer chip con una topología de qubit cuadrado, aumentando el número de acopladores de 176 a 218 de Heron. Esto permite a los desarrolladores diseñar circuitos un 30% más complejos con menos puertas SWAP, lo que les permite abordar problemas más grandes.
Nighthawk está diseñado para escalar tanto modularmente como en rendimiento. Planeamos mejorar la línea de chips Nighthawk con revisiones que pueden ejecutar circuitos en 5,000, 7,500, 10,000 y, en última instancia, 15,000 puertas cuánticas. Prometimos un Nighthawk capaz de ejecutar 5,000 puertas para fines de 2025, y proyectamos que podremos alcanzar ese hito.
Eche un vistazo más de cerca al nuevo IBM Quantum Nighthawk aquí.
El plano de qubits de IBM Quantum Nighthawk incluye 120 qubits dispuestos en una red cuadrada.
También lanzamos el IBM Quantum Heron de mayor rendimiento hasta el momento. Ahora en su tercera revisión, Heron presenta la mediana más baja de errores de puerta de dos qubits hasta la fecha: de sus 176 posibles acoplamientos de dos qubits, 57 de ellos entregan menos de un error en cada 1000 operaciones. Además, hemos logrado un nuevo récord en nuestra flota de Garzas: 330.000 CLOPS, frente a los 200.000 de finales de 2024. Eso nos permite ejecutar el experimento de utilidad cuántica en menos de 60 minutos, más de 100 veces más rápido de lo que podríamos en 2023. Y como compromiso con nuestra comunidad, nuestros asistentes a QDC tendrán acceso exclusivo al chip Heron r3 durante ibm_bostonla conferencia.
Vea los detalles de QPU en IBM Quantum Platform.
Igualmente importante para las cargas de trabajo con ventaja es un kit de desarrollo de software de alto rendimiento, y el SDK de Qiskit de código abierto sigue siendo el SDK cuántico de código abierto preferido y de mayor rendimiento. Los últimos puntos de referencia encuentran que Qiskit SDK v2.2 es 83 veces más rápido en la transpilación que Tket 2.6.0.
Obtenga más información sobre Qiskit SDK v2.2 en el blog de IBM Quantum o lea las notas de release completas.
Pila de software Qiskit 2025
Mientras tanto, encontrar y validar ventajas requiere un alto nivel de control a medida que los desarrolladores construyen y optimizan sus circuitos. Qiskit v2.1 habilitó anotaciones de caja, donde los usuarios pueden agregar banderas a regiones específicas de un circuito. Ahora, el paquete Samplomatic le permite agregar personalizaciones a esas regiones. A continuación, transforma esas personalizaciones en una plantilla más un nuevo objeto denominado samplex, que proporciona semántica para la aleatorización de circuitos. Los usuarios pasan la plantilla de circuito y el samplex a la nueva primitiva ejecutor, lo que ofrece una forma mucho más eficiente de aplicar la mitigación de errores avanzada y componible técnicas.
Comience con el paquete Samplomatic GitHub aquí.
Las anotaciones también permiten mejoras en los circuitos, por ejemplo, la creación y ejecución de circuitos dinámicos escalables. Los circuitos dinámicos incorporan operaciones clásicas en medio de un recorrido de circuito, aprovechando la medición a mitad del circuito y alimentando la información hacia adelante para realizar cambios condicionales en el resto del circuito. Las anotaciones de circuito permiten a los usuarios realizar operaciones de temporización diferida y estiramiento, y en una demostración mostrada en QDC, usamos la funcionalidad de extensión para agregar desacoplamiento dinámico a los cúbits que estaban inactivos durante las mediciones simultáneas y las operaciones de realimentación.
¿El resultado? Vimos resultados hasta un 25 % más precisos con una reducción del 58 % en las puertas de dos qubits en la escala de 100+ qubits. Eso incluye el uso de circuitos dinámicos sobre circuitos estáticos para una demostración que involucra una simulación de modelo de Ising de 46 sitios con 8 pasos de Trotter. En otras palabras, demostramos que ahora es posible ejecutar circuitos dinámicos a escala de servicios públicos, y que proporcionan beneficios tangibles sobre circuitos estáticos.
Lea nuestra documentación para obtener más información sobre los circuitos dinámicos a gran escala.
Además, samplomatic permite a los usuarios más control y flexibilidad al ejecutar herramientas avanzadas de mitigación de errores clásicas. La cancelación probabilística de errores (PEC) es un método de mitigación de errores que elimina el sesgo de un circuito cuántico ruidoso y proporciona valores esperados sin ruido. Sin embargo, viene con una sobrecarga de muestreo sustancial. El control mejorado que ofrece samplomatic le permite agregar métodos avanzados de mitigación de errores clásicos a los circuitos para disminuir la sobrecarga de muestreo de PEC por 100x.
Agregue herramientas avanzadas de mitigación de errores clásicas a sus circuitos con los nuevos complementos de absorción de ruido propagado y conos de luz sombreados.
Siempre hemos dicho que la ventaja cuántica solo llegará si la cuántica y la clásica trabajan juntas. Este año, hemos visto numerosos ejemplos de cómo la comunidad cuántica global se está expandiendo hacia HPC. Sin embargo, los programadores científicos trabajan principalmente en lenguajes compilados como C++, y Qiskit se construyó originalmente en Python, un lenguaje interpretado.
Es por eso que, con Qiskit v2.x, introdujimos una API de C que aprovecha una interfaz de función externa para permitir enlaces a cualquier otro lenguaje de programación, ya sea compilado o interpretado. A través de la API de C, Qiskit logra una integración más profunda con los sistemas HPC, lo que permite que las cargas de trabajo cuánticas clásicas se ejecuten de manera eficiente dondequiera que se implementen. Recientemente construimos una interfaz C ++ sobre la API de C, destacada en el QDC de este año y en el blog IBM Quantum con un nuevo flujo de trabajo cuántico + HPC demo.
Explore Qiskit C++ y la nueva demostración de flujo de trabajo quantum + HPC en GitHub, o lea nuestra documentación de la API de C para obtener más información.
Juntos, los circuitos y algoritmos para obtener ventaja impulsarán en última instancia las bibliotecas de aplicaciones cuánticas, y nos hemos comprometido a realizar bibliotecas de aplicaciones para 2027. En el QDC de este año, mostramos el progreso de los algoritmos de última generación en las cuatro áreas clave que esperamos que conformen esas bibliotecas: simulación hamiltoniana, optimización, aprendizaje automático y ecuaciones diferenciales.
En el camino hacia ese objetivo, debutamos con Qiskit Functions un año antes del año pasado, y nuestros socios en E.ON, Yonsei y ColibriTD ya han publicado investigaciones con la ayuda de funciones de Q-CTRL y Qunova Computing. Este año, Qunova Computing, Kipu Quantum, Colibri TD y Global Data Quantum han contribuido con nuevas funciones de Qiskit al catálogo. Le recomendamos que consulte las funciones en Plataforma cuántica de IBM.
Explore el catálogo de funciones de Qiskit.
Construyendo nuestra arquitectura tolerante a fallas
Mientras permitimos que nuestra comunidad logre y escale la ventaja cuántica, IBM Quantum se centra en impulsar nuestra hoja de ruta para escalar la computación cuántica tolerante a fallas. El éxito requiere que iteremos y aprendamos lo más rápido posible, llevando esas lecciones adelante a medida que lanzamos nuevo hardware.
Impulsando nuestros ciclos de aprendizaje hay nuevos procesos de fabricación que nos permiten crear más chips, más rápido. Este año, revelamos el proceso detrás de nuestros chips: todos nuestros chips comienzan en obleas de 300 mm en el Albany NanoTech Complex de última generación y siempre activo, incorporando los últimos avances en tecnología de 300 mm con nuestra experiencia cuántica y de semiconductores líder en el mundo en IBM Research. Estos procesos nos permiten duplicar la velocidad de I+D para nuestros últimos chips al reducir el tiempo de procesamiento de las obleas a la mitad, todo mientras producimos un chip diez veces más complejo que cualquier cosa que tengamos lanzado anteriormente.
Obtenga más información sobre por qué estamos utilizando la tecnología de 300 mm para fabricar chips cuánticos aquí.
Investigador de IBM sosteniendo una oblea IBM Quantum Loon de 300 mm (Crédito: IBM)
Esas lecciones preparan el escenario para IBM Quantum Loon, un procesador de prueba de concepto que demuestra muchos de los componentes clave necesarios para implementar nuestros códigos de verificación de paridad de baja densidad cuántica (qLDPC).
Anteriormente hemos demostrado nuestra capacidad para lograr conexiones de qubit de 6 vías, aumentar las capas de enrutamiento en la superficie del chip, crear acopladores físicamente más largos y crear dispositivos de restablecimiento que restablecen rápidamente el qubit al estado fundamental. Con Loon, por primera vez, probamos todas estas características juntos, con la ayuda de la nueva automatización de diseño electrónico (EDA) para realizar arquitecturas más complejas que nunca.
Hoy, Loon está casi fuera de fabricación y se ensamblará a finales de año.
IBM Quantum Loon (Crédito: IBM)
IBM Quantum Loon incluye acopladores c para permitir conexiones de largo alcance entre qubits distantes en el chip (Crédito: IBM)
Finalmente, una vez más marcamos algo de nuestra hoja de ruta un año antes. La corrección de errores requiere un decodificador de corrección de errores que pueda decodificar errores en tiempo real. A principios de este año anunciamos RelayBP, un algoritmo de decodificación flexible, preciso, rápido y compacto. Más recientemente, anunciamos que habíamos implementado RelayBP en una FPGA AMD. Ahora, podemos completar una tarea de decodificación en menos de 480 ns, aproximadamente un orden de magnitud más rápido que el costo inicial de otras soluciones líderes de la industria. Todavía hay trabajo para escalar el decodificador, pero estamos orgullosos de haberlo superado este obstáculo crítico.
Ventaja cuántica juntos
Este año trajo más que nuevas capacidades. Están surgiendo ventajas cuánticas, y la mejora del hardware conducirá a aceleraciones definitivas sobre la computación clásica. Las nuevas herramientas de software tomarán esas ventajas y permitirán a los usuarios implementarlas en algoritmos y ejecutar esos algoritmos en recursos cuánticos y clásicos integrados. A medida que continuamos cumpliendo con nuestra hoja de ruta, confiamos en que la comunidad hará realidad la supercomputación centrada en la cuántica. Ahora todo lo que necesitamos es que ustedes, nuestros usuarios, se unan a nosotros en este viaje.