La operación de un ordenador cuántico requiere no solo hardware especializado, sino también una infraestructura de software avanzada. Esto se debe a la necesidad de gestionar la enorme cantidad de mediciones y operaciones de control que estos sistemas generan. No solo se trata de ejecutar algoritmos, sino de desarrollar un software que convierta las representaciones abstractas de estos en comandos ejecutables en el hardware cuántico.
Aunque en teoría es posible interactuar directamente con el hardware cuántico mediante la definición de cada comando, la mayoría de los usuarios preferirán centrarse en el desarrollo de algoritmos sin necesidad de comprender todos los detalles técnicos del hardware. Como explica Jay Gambetta, de IBM, si los usuarios deben gestionar aspectos como el ruido o la compilación de un circuito cuántico, se perderá de vista el objetivo principal: descubrir nuevos algoritmos. De ahí la necesidad de un software capaz de automatizar esas tareas, algo que IBM ha abordado con su plataforma de código abierto Qiskit.
Aunque se podría pensar que Qiskit es equivalente a un compilador clásico, la realidad es que el proceso es mucho más complejo en el caso de los ordenadores cuánticos. A diferencia de los compiladores clásicos, que traducen el código a instrucciones internas procesadas por el hardware, en los ordenadores cuánticos, las operaciones se ejecutan a través de pulsos de láser o microondas. Además, el software debe gestionar cuidadosamente qué qubits se utilizan en cada operación, ya que pequeñas variaciones en el hardware pueden afectar los resultados.
El software cuántico, como Qiskit, permite tanto la interacción directa con el hardware como la posibilidad de automatizar todo el proceso. A medida que el hardware cuántico mejora, con avances en la corrección de errores y qubits más robustos, se espera que el software también evolucione para manejar estas nuevas capacidades de forma transparente para los usuarios.
Un cambio notable en la evolución de Qiskit ha sido la reescritura de su base en Rust, lo que ha mejorado el rendimiento de la plataforma. Además, IBM ha realizado pruebas de rendimiento para comparar Qiskit con otros paquetes de software cuántico, demostrando su eficiencia en términos de tiempo de ejecución y la optimización de circuitos cuánticos.
IBM ha abierto su plataforma a módulos de terceros, permitiendo que los usuarios tengan más opciones y soluciones personalizadas. Entre estas herramientas se encuentran aplicaciones diseñadas para resolver problemas específicos, como el cálculo de la energía del estado fundamental de las moléculas o la optimización de algoritmos.
Algunas de las soluciones más avanzadas se centran en la corrección de errores cuánticos. Por ejemplo, Q-CTRL ofrece un software que optimiza el uso del hardware cuántico, reduciendo los errores en los circuitos cuánticos. Este software es capaz de adaptar los pulsos de microondas en el hardware de IBM, mejorando la precisión de los resultados. Otro ejemplo es QEDMA, cuyo enfoque también se basa en la detección y corrección de errores durante la ejecución de algoritmos cuánticos.
