Por Matthias Troyer, investigador técnico y vicepresidente corporativo de Quantum en Microsoft.
El campo de la computación cuántica ha avanzado más allá del nivel de qubits físicos propensos a errores hacia una era de computación cuántica fiable con qubits lógicos. Para seguir con el avance hacia máquinas cuánticas tolerantes a fallos, se requieren avances tanto en hardware como en software cuántico. Microsoft está comprometida a proporcionar las herramientas que desarrolladores y científicos necesitan para habilitar aplicaciones en las máquinas cuánticas que existen hoy, así como en las máquinas tolerantes a fallos del futuro.
Nuevas herramientas que simplifican el desarrollo cuántico
El Microsoft Quantum Development Kit (QDK) es un kit de herramientas para desarrolladores, de código abierto, para la creación de aplicaciones cuánticas. Proporciona todo lo necesario —desde simuladores hasta una experiencia moderna de programación— para que los desarrolladores puedan crear y ejecutar código cuántico, tanto a nivel local como en hardware cuántico. El QDK está integrado con VS Code y GitHub Copilot para ayudarlos a escribir, probar y ejecutar código cuántico. QDK de Microsoft se instala y ejecuta en portátiles, y GitHub Copilot hace que el inicio sea rápido y sencillo.
Las bibliotecas de dominios y flujos de trabajo disponibles con QDK de Microsoft incluyen los de corrección de errores y química, con otras aplicaciones en el horizonte. Las herramientas incluidas reducen el esfuerzo y la experiencia necesarios para que los investigadores diseñen, prueben e implementen aplicaciones de química cuántica o los códigos de corrección de errores necesarios para crear qubits lógicos. Tanto estas herramientas como el QDK son de código abierto e interoperables con los lenguajes y frameworks de programación cuántica más populares, incluidos Q#, OpenQASM, Qiskit y Cirq. El kit de herramientas de química cuántica tiene soporte para WSL y Docker para la reproducibilidad y portabilidad entre sistemas.
Programación cuántica habilitada por IA
QDK de Microsoft está integrado por completo con VS Code y GitHub Copilot. Tras instalar la extensión QDK desde el VS Code Marketplace, GitHub Copilot simplifica el uso de funciones QDK en VS Code, incluida la integración con Python y Jupyter, renderizado de circuitos, IntelliSense, depuración de puntos de interrupción, simuladores locales, visualizaciones, histogramas, envío de hardware y estimación de recursos. Con GitHub Copilot y el QDK, tareas de programación como la generación de código, las pruebas unitarias y la presentación de trabajos son más rápidas y fáciles que nunca.
QDK para aplicaciones científicas
Para que los ordenadores cuánticos actuales ayuden a resolver problemas científicos complejos, esos problemas deben primero simplificarse y optimizarse para ajustarse a las limitaciones del hardware. QDK de Microsoft para química proporciona las herramientas avanzadas que los desarrolladores e investigadores cuánticos necesitan para transformar desafíos complejos en problemas que los ordenadores cuánticos actuales pueden abordar de manera eficiente. Este kit de herramientas está diseñado por químicos para hacer que el desarrollo cuántico para aplicaciones químicas sea más accesible.
Estamos muy ilusionados con el lanzamiento de QDK de Microsoft para química. Creemos que el diseño modular de la plataforma supondrá un verdadero cambio radical para la química cuántica, para permitir escalabilidad, flexibilidad y una adopción generalizada en toda la comunidad.
En Algorithmiq, nuestra larga experiencia en la construcción de una plataforma de química computacional nos permite apreciar a plenitud el nivel de sofisticación que aporta QDK de Microsoft para integrar herramientas y flujos de trabajo complejos, como el nuestro.
Nos ha encantado haber participado en la configuración de este lanzamiento y esperamos ver el impacto que tendrá en el campo.
—Guillermo García-Pérez, director científico y cofundador, Algorithmiq
Convertir problemas complejos de química cuántica en resultados accionables requiere más que algoritmos cuánticos avanzados. Requiere la integración perfecta de la preparación clásica de datos, la optimización de circuitos y el postprocesamiento de datos cuánticos. QDK de Microsoft para química ofrece una solución integral y completa para la química cuántica, al combinar métodos clásicos de química de primer nivel con algoritmos de última generación diseñados para hardware cuántico a corto plazo. Los métodos clásicos de preprocesamiento eficientes reducen el tamaño del problema para mantener la precisión química esencial, y los algoritmos cuánticos conscientes de la química reducen de manera importante la profundidad del circuito, lo que reduce el número de puertas de miles a un solo dígito para ciertos problemas.
Nuestro objetivo es potenciar el desarrollo cuántico, con las herramientas y entornos que ya utilizan los investigadores —como VS Code y Python— mejorados con capacidades integradas de visualización, introspección de circuitos y codificación asistida por IA.
QDK para química proporciona una interfaz unificada e intuitiva para la modelización molecular y la preparación de estructuras electrónicas, para apoyar una amplia gama de métodos y paquetes de software en química cuántica. Los flujos de trabajo automatizados con pipelines integrados para la generación de hamiltonianos y la selección activa de espacio ayudan a los investigadores a avanzar de manera eficiente desde la definición del problema hasta la ejecución cuántica.
Las extensiones nativas de VS Code permiten la visualización molecular y de circuitos en tiempo real, lo que facilita iterar, depurar y perfeccionar aplicaciones cuánticas. Con soporte para visualizar moléculas y orbitales moleculares, renderizar circuitos cuánticos con compresión profunda y ejecutar cargas de trabajo tanto en simuladores QDK como en hardware cuántico, el QDK para química agiliza todo el flujo de trabajo de desarrollo de química cuántica—desde la preparación clásica hasta la simulación, ejecución y postprocesamiento cuántico.
Para asegurar una alineación continua con algoritmos cuánticos en rápida evolución, el QDK de Microsoft para química está diseñado pensando en la adaptabilidad y extensibilidad. Cuenta con integración plug-and-play que soporta simulaciones con cualquier código químico, lenguaje cuántico o paquete algorítmico, lo que minimiza la sobrecarga de configuración. Como resultado, hará que los problemas difíciles sean manejables y acelerará el tiempo para obtener la comprensión mientras escala sin problemas hacia la próxima generación de computación cuántica.
QDK para corrección de errores
Microsoft tiene una larga tradición en la creación de herramientas para avanzar en nuestra propia investigación y desarrollo de corrección cuántica de errores. QDK para la corrección de errores pone estas herramientas a disposición de la comunidad cuántica en general. Las herramientas necesarias para los flujos de trabajo típicos de investigación y desarrollo de corrección cuántica de errores se incluirán ahora en QDK de Microsoft. Estos incluyen módulos de código abierto para caracterizar, validar y depurar programas cuánticos codificados, estrategias personalizables de codificación y decodificación que se alinean con los tiempos de ejecución objetivo, y muestras de notebooks personalizables para casos de uso comunes. Los paquetes de herramientas se lanzarán con el tiempo, con disponibilidad completa prevista para finales de 2026.
El QDK forma parte de nuestra plataforma adaptable
El QDK está incluido como parte de la plataforma Microsoft Quantum, que reúne hardware cuántico, software, IA y computación de alto rendimiento para crear una solución integral impulsada por Azure. Al corregir los errores en qubits físicos de alta calidad, nuestra plataforma permite el cálculo fiable necesario para realizar casos de uso revolucionarios de la computación cuántica. Ahora, con nuevas herramientas proporcionadas a través de QDK de Microsoft y soportada por GitHub Copilot, la plataforma permite el desarrollo cuántico, la química y la corrección de errores, haciéndola aún más versátil.
La plataforma Microsoft Quantum combina nuestro avanzado sistema de virtualización de qubits con unidades de procesamiento cuántico (QPUs, por sus siglas en inglés) de proveedores líderes en la industria para crear qubits lógicos. Incluye un innovador sistema operativo cuántico para ayudar a los clientes a gestionar, controlar y monitorizar el dispositivo cuántico mientras se integra con Azure. La plataforma también incluye un motor cuántico que orquesta hardware cuántico y corrección de errores.
La plataforma Microsoft Quantum se diseña para tener una alta versatilidad y para ser integrable con múltiples tipos de hardware cuántico. Al aplicar nuestra plataforma a los qubits de átomos neutros de Atom Computing, diseñamos Magne en conjunto, el ordenador cuántico más potente del mundo. QuNorth, una iniciativa cuántica nórdica, revelará características definitorias de Magne en el evento Discover Magne el 26 de enero de 2026 en Copenhague, Dinamarca.
Microsoft ayudará a proporcionar las habilidades necesarias para asegurar que los desarrolladores nórdicos puedan desbloquear todo el potencial de Magne una vez desplegado. Esta formación se desarrolla en colaboración con qBraid y un grupo de socios académicos e industriales en los países nórdicos. Los materiales de formación, adaptados a ingenieros de aplicaciones e investigadores en corrección de errores, ayudarán a desarrollar la experiencia regional en computación cuántica fiable y posicionarán al ecosistema cuántico nórdico para establecer nuevos referentes en innovación.
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