Computación
Centros de datos cuánticos estratosféricos: La próxima nube
¿Y si “cloud computing” se vuelve literal? Los científicos están explorando desplegando computadoras avanzadas en la estratosfera para abordar uno de los problemas centrales de la computación cuántica.
Si se despliega, esta única forma de resolver el problema puede ahorrar en costos de refrigeración y cambiar completamente la forma en que conocemos y pensamos sobre ‘cloud computing.’
TL;DR
Los computadores cuánticos requieren refrigeración extrema, y los sistemas criogénicos actuales hacen que los centros de datos cuánticos sean costosos, consuman mucha energía y sean difíciles de escalar.
Los investigadores de KAUST proponen colocar procesadores cuánticos en plataformas aéreas de gran altitud, utilizando las temperaturas naturalmente frías de la estratosfera para reducir la demanda de refrigeración hasta en un 21 por ciento.
Estas plataformas aéreas dependerían de energía solar, enlaces ópticos de espacio libre y globos de retransmisión para conectarse con centros de datos terrestres, ofreciendo capacidad de cómputo flexible y móvil.
Los modelos iniciales sugieren que el enfoque podría soportar más qubits con tasas de error más bajas, apuntando a un futuro donde la computación cuántica y la computación en la nube converjan literalmente en las nubes.
El creciente costo de refrigerar los centros de datos cuánticos
Computadores cuánticos son un tipo de computadora que utiliza la mecánica cuántica para realizar cálculos complejos mucho más rápido que las computadoras clásicas.
A diferencia de las computadoras clásicas, que almacenan y procesan datos en bits (es decir, ceros o unos), los computadores cuánticos usan qubits que pueden existir en múltiples estados simultáneamente, un fenómeno llamado superposición, y también pueden estar enlazados entre sí, un fenómeno llamado entrelazamiento. Estas propiedades permiten a los computadores cuánticos explorar muchas posibilidades al mismo tiempo.
Con los qubits como su unidad de datos fundamental, los computadores cuánticos pueden realizar cálculos paralelos avanzados y disfrutar de una capacidad de almacenamiento significativamente mayor. Sin embargo, los qubits son muy sensibles al ruido ambiental, como el calor, la vibración y la interferencia electromagnética.
Son simplemente muy frágiles y, por ello, se mantienen a temperaturas extremadamente bajas para prevenir errores causados por el ruido y garantizar su correcto funcionamiento.
La mayoría de los sistemas cuánticos operan en realidad a temperaturas tan bajas como varios milikelvins hasta 10 K.
Así que, aunque los centros de datos cuánticos (QDC) tienen el potencial de completar una tarea dos veces más rápido que uno tradicional, consumen diez veces más energía debido al uso de sistemas de refrigeración criogénica intensivos en energía.
Como resultado, es necesario examinar los aspectos termodinámicos de los QDC para reducir el consumo energético de refrigeración de estos centros de datos.
Algunas de las principales técnicas de refrigeración utilizadas en centros de datos para chips cuánticos incluyen refrigeración láser, refrigeración por dilución y refrigeración por tubo de pulsos, con tecnologías avanzadas como el uso del efecto magnetocalórico (un fenómeno en el que los materiales magnéticos se calientan cuando se aplica un campo magnético y se enfrían cuando el campo se retira) en supersólidos, que también está ganando impulso.
Otra técnica implica sumergir circuitos cuánticos en el raro fluido criogénico Helio-3, que se vuelve un superfluido a temperaturas extremadamente bajas y muestra propiedades cuánticas únicas.
Sin embargo, lograr y mantener entornos criogénicos para los qubits exige costos y energía considerables, representando una barrera importante para la adopción y escalado de la computación cuántica, una tecnología que está emergiendo rápidamente.
Esto requiere enfoques de ingeniería innovadores que puedan habilitar la computación cuántica de alto rendimiento.
Un estudio de investigadores de KAUST ha hecho precisamente eso al proponer el despliegue de procesadores cuánticos en plataformas de gran altitud estratosféricas (HAP). Los procesadores se alojarán en dirigibles que vuelan a través de la estratosfera a una altitud de alrededor de 20 kilómetros (12,4 millas), donde la temperatura ambiente es de -50 °C (aproximadamente -58 °F).
Aprovechando estas condiciones naturalmente frías, los investigadores buscan reducir significativamente la demanda de refrigeración de los QDC y habilitar una computación cuántica sostenible y de alto rendimiento.
Convertir dirigibles en centros de datos criogénicos alimentados por energía solar
La nueva propuesta de investigadores de la Universidad Rey Abdullah de Ciencia y Tecnología (KAUST) de Arabia Saudita, publicada en la revista npj Wireless Technology, detalla un marco novedoso para desplegar computadoras cuánticas en la estratosfera usando dirigibles, o globos aerostáticos.
También demuestra que su enfoque único de computación cuántica verde y flexible en la atmósfera superior ofrece una eficiencia energética superior. Además, el sistema rinde mejor computacionalmente que los centros de datos tradicionales basados en tierra.
“Al operar por encima de las nubes y los sistemas meteorológicos, el dirigible tiene acceso a una irradiancia solar predecible y sin obstáculos.”
– Autor principal, Basem Shihada de KAUST
Para aprovechar las condiciones frías de la estratosfera, el equipo propone Plataformas de Gran Altitud habilitadas para Computación Cuántica (QC-HAP). Estos dirigibles estratosféricos alojarán los dispositivos cuánticos encerrados en criostatos para mantener la temperatura criogénica requerida.
Sí, los criostatos siguen siendo necesarios para mantener los estados cuánticos, pero a esa altura, las temperaturas ambientales naturalmente bajas reducen drásticamente la energía necesaria para la refrigeración criogénica.
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| Parámetro | Centro de datos cuántico terrestre | Dirigible QC-HAP estratosférico |
|---|---|---|
| Temperatura ambiente | ~20–25 °C a nivel del suelo, requiere pilas criogénicas profundas | ≈ −50 °C a ~20 km de altitud, aliviando la carga criogénica |
| Demanda de energía de refrigeración | Alta, dominada por refrigeradores de dilución y enfriadores de tubo de pulsos | Los modelos sugieren hasta ~21 % menos demanda de refrigeración frente a los QDC terrestres |
| Fuente de energía primaria | Electricidad de la red, a menudo de fuentes mixtas fósiles y renovables | Solar de alta irradiancia más baterías de litio‑azufre para la noche |
| Capacidad de qubits y errores | Limitada por la potencia de refrigeración y el ruido; tasas de error más altas a escala | Los modelos indican ~30 % más qubits con tasas de error más bajas en algunas arquitecturas |
| Conectividad | Fibra y redes clásicas; los enlaces cuánticos aún son experimentales | Enlaces ópticos de espacio libre con respaldo RF y relés de globos para acceso de largo alcance |
| Flexibilidad de despliegue | Ubicaciones fijas, ciclos de construcción de varios años y CAPEX | Flota móvil que puede desplazar capacidad hacia puntos críticos de demanda o regiones remotas |
Además, los dirigibles estarán equipados con paneles solares para convertir la luz solar en energía eléctrica y baterías de litio‑azufre para garantizar un funcionamiento continuo durante la noche y en condiciones climáticas adversas.
Según el artículo, los rayos cósmicos, partículas de alta energía producidas por el sol, tendrían un impacto insignificante en la fiabilidad de los sistemas de computación cuántica estratosféricos, confirmando la viabilidad de la plataforma en la estratosfera.
Los QC-HAP posicionados en el cielo estarán vinculados a los centros de datos cuánticos en tierra.
Para ello, los HAP enviarían información codificada en ondas de luz mediante comunicación óptica de espacio libre (FSO). En condiciones nubladas, los enlaces de radiofrecuencia servirán como respaldo.
Para prevenir la degradación de la señal y la decoherencia mientras los datos atraviesan la atmósfera, el equipo sugiere usar plataformas intermedias transportadas por globos a altitudes más bajas como estaciones de retransmisión.
Lo grandioso de los QC-HAP es que pueden moverse a donde se necesiten, ya sea en puntos críticos de demanda o regiones remotas. Este despliegue flexible amplía la cobertura de la computación cuántica, alivia los cuellos de botella computacionales y reduce la latencia.
Además, pueden enlazarse entre sí para aumentar el poder de cómputo total, formando “una flota dinámica capaz de ofrecer servicios de computación cuántica escalables y bajo demanda en todo el mundo”, dijo la coautora del estudio, Wiem Abderrahim, quien actualmente es investigadora en la Universidad de Cartago en Túnez.
Esta arquitectura de constelación multi-HAP escalable puede superar limitaciones energéticas individuales y mejorar las ventajas computacionales.
Según los cálculos de los investigadores, su solución alimentada por energía solar podría reducir la demanda de refrigeración en un 21 % en comparación con centros de computación cuántica equivalentes en tierra.
Los investigadores aplicaron el enfoque a dos formas líderes de computación cuántica según su madurez, estabilidad, escalabilidad y tiempo de coherencia. La reducción de la demanda de refrigeración varía según la arquitectura del qubit porque cada tipo opera en un rango de temperatura criogénica diferente.
Un enfoque usa qubits basados en iones atrapados enfriados a aproximadamente 4 K (aprox. –269 °C). Este obtuvo los mayores beneficios del concepto QC-HAP. El otro usa circuitos superconductores que funcionan a temperaturas entre 10 y 20 mK.
Su análisis también muestra que estos HAP habilitados cuánticamente soportan un 30 % más de qubits que los QDC terrestres mientras mantienen tasas de error más bajas, especialmente al aprovechar capacidades de hardware avanzadas.
Además de los qubits, el ahorro energético logrado por el sistema cuántico estratosférico también depende de la arquitectura del centro de datos, señaló el estudio.
Aunque poderoso, este concepto futurista está lejos de una implementación práctica, requiriendo avances significativos en hardware de computación cuántica, como sistemas robustos para identificar y corregir errores, particularmente durante la transmisión.
También existen características únicas del entorno estratosférico, como variaciones estacionales en la irradiancia solar y condiciones climáticas que afectan la energía solar captada y, a su vez, la eficiencia energética de su plataforma propuesta, lo que requiere una consideración cuidadosa.
El enfoque del estudio para investigaciones futuras debería centrarse en analizar cómo los factores ambientales afectan los sistemas cuánticos y en desarrollar diseños robustos para el despliegue real de los QC-HAP.
“Nuestros próximos pasos son pasar de la etapa conceptual y analítica a estudios más centrados en la implementación.”
– Coautor del estudio, Osama Amin
De cara al futuro, los investigadores esperan que las soluciones cuánticas aéreas no reemplacen sino que coexistan junto a los centros de datos convencionales basados en tierra dentro de un marco de computación en la nube híbrida.
La carrera global para hacer realidad los computadores cuánticos
A medida que los investigadores exploran plataformas cuánticas basadas en el cielo, los principales actores de la industria continúan avanzando el hardware necesario para la era cuántica que estas plataformas eventualmente podrían soportar.
IBM (IBM ), por ejemplo, está entre los que están profundamente involucrados en los computadores cuánticos, esperando entregar Starling, un computador cuántico tolerante a fallas a gran escala, antes de que termine la década.
Recientemente, la compañía anunció el desarrollo de nuevas unidades de procesamiento cuántico (QPUs) que se espera ayuden a lograr ventaja cuántica así como un computador cuántico totalmente tolerante a fallas.
Con 120 qubits, IBM Quantum Nighthawk es su primer procesador nuevo que puede procesar un 30 % más de cálculos cuánticos complejos que el QPU anterior de IBM (R2 Heron). Cada uno de estos qubits puede conectarse con los cuatro vecinos más cercanos gracias a acopladores sintonizables. Este marco permitirá a los científicos explorar problemas que requieren 5 000 puertas de dos qubits, y IBM espera que las versiones futuras de Nighthawk entreguen hasta 10 000 puertas para finales de 2027.
IBM Loon es el otro procesador más pequeño, que tiene 112 qubits y todos los elementos de hardware necesarios para una tolerancia total a fallas para abordar la alta tasa de fallos en los qubits. Esto ayudará al equipo a aprender antes de Kookaburra, otro procesador de prueba de concepto, que será el primer QPU de diseño modular para almacenar y procesar información codificada. Se espera para el próximo año.
Además, IBM compartió que su nuevo formato de fabricación de procesadores cuánticos en una oblea de 300 mm (12 pulgadas) reduce a la mitad el tiempo necesario para construir cada uno mientras aumenta la complejidad física de los chips en 10 veces.
Mientras el hardware avanza, los cronogramas para la adopción masiva de la computación cuántica varían dramáticamente entre los líderes de la industria.
Los computadores cuánticos, según el ex CEO de Intel, Pat Gelsinger, se volverán masivos mucho más rápido, en aproximadamente dos años, y marcarán el fin de las GPU. Mientras tanto, Nvidia, un jugador dominante en el mercado de GPU, ha dicho que tomará dos décadas para que la computación cuántica se vuelva masiva.
“Nos estamos adentrando en la década o dos más emocionantes para los tecnólogos,” dijo Gelsinger en una entrevista con el FT. También llamó a la computación cuántica la “santa trinidad” del mundo de la computación, junto a la computación clásica y la IA.
Pero mientras Gelsinger también cree que un “avance cuántico” hará estallar la burbuja de IA, Sundar Pichai de Google lo ve como el próximo auge de la IA mismo.
El CEO de la tercera empresa más grande del mundo por capitalización de mercado de 3,86 billones de dólares dijo en una entrevista reciente que la computación cuántica está acercándose rápidamente a un momento de avance similar al que la IA experimentó hace algunos años.
“Yo diría que la computación cuántica está allí, donde quizá la IA estaba hace cinco años. Así que creo que en cinco años estaremos atravesando una fase muy emocionante en la computación cuántica.”
– Pichai
Y Google se está posicionando agresivamente para este cambio. Según Pichai:
“Tenemos los esfuerzos de computación cuántica más avanzados del mundo… construir sistemas cuánticos, creo, nos ayudará a simular y comprender mejor la naturaleza y desbloqueará muchos beneficios para la sociedad.”
Reforzando esta trayectoria, justo el mes pasado, investigadores de Google Quantum AI informaron la implementación de un código de superficie usando tres circuitos dinámicos distintos. Esto abre nuevas posibilidades para la aplicación real del conocido método de Corrección de Errores Cuánticos (QEC) y también podría ayudar a desarrollar computadores cuánticos más fiables.
La QEC es la forma de hacer que estos computadores funcionen de manera fiable. También es esencial para construir computadores cuánticos tolerantes a fallas, pero “implementar QEC es un desafío significativo porque los circuitos de detección y corrección de errores son complejos y exigen operaciones extremadamente precisas,” dijo el coautor Matt McEwen.
El código de superficie en cuestión funciona organizando qubits en una cuadrícula 2D y luego verificando repetidamente la presencia de fallas.
Anteriormente, McEwen trabajó en una propuesta teórica que mostraba que existen múltiples formas de implementarlo, en particular demostrando la viabilidad de tres implementaciones dinámicas distintas del código de superficie: hex, iSWAP y circuitos walking.
Basándose en eso, el equipo continuó trabajando para demostrar que funcionan en experimentos bajo condiciones del mundo real.
Al probar, descubrieron que los circuitos iSWAP mejoraron la supresión de errores en 1,56 veces y el circuito walking en 1,69 veces, mientras que el circuito hex lo hizo en 2,15 veces.
“La mayor conclusión de nuestro trabajo es confirmar que estas implementaciones de circuitos dinámicos funcionan en la realidad.”
– McEwen
Los avances en la estabilidad de los qubits también están acelerándose. Ingenieros de Princeton recientemente pudieron extender la vida útil de los qubits en su última investigación, la cual fue parcialmente financiada por Google Quantum AI.
Un gran paso hacia el desarrollo de computadores cuánticos útiles, los ingenieros crearon un qubit superconductivo que permaneció estable por más de 1 milisegundo, tres veces más que las versiones más fuertes existentes.
“El verdadero desafío, lo que nos impide tener computadores cuánticos útiles hoy, es que construyes un qubit y la información simplemente no dura mucho,” dijo el coautor Andrew Houck, decano de ingeniería de Princeton. “Este es el próximo gran salto adelante.”
Para confirmar la mejora en la coherencia de sus qubits, los investigadores construyeron un chip cuántico funcional usando la nueva arquitectura, similar a los sistemas desarrollados por Google e IBM.
La opción de qubit transmon utilizado depende de circuitos superconductores que operan a temperaturas extremadamente frías y ofrecen una sólida protección contra el ruido ambiental. También funcionan bien con los procesos de fabricación actuales. Sin embargo, aumentar el tiempo de coherencia de estos qubits es extremadamente difícil.
Así, el equipo de Princeton rediseñó el qubit, usando tantalio excepcionalmente robusto para prevenir la pérdida de energía y silicio de alta calidad ampliamente disponible como sustrato. Este chip de tantalio‑silicio no solo es más fácil de producir en masa, sino que también supera los diseños actuales.
Combinar estos dos, junto con la refinación de técnicas de fabricación, llevó al equipo a lograr una de las mejoras más significativas en la historia del transmon. Un computador hipotético de 1.000 qubits podría funcionar aproximadamente mil millones de veces mejor si el mejor diseño actual de la industria se reemplaza por el diseño de Princeton, debido a que sus mejoras escalan exponencialmente con el tamaño del sistema, dijo Houck.
Théau Peronnin, CEO de Alice & Bob, una empresa que desarrolla un sistema de computación cuántica tolerante a fallas con Nvidia, dijo recientemente que aunque la tecnología cuántica aún no está lo suficientemente avanzada para amenazar los sistemas criptográficos actuales, podría volverse lo suficientemente poderosa como para romperlos unos años después de 2030.
Esto representa una amenaza no solo para Bitcoin y las criptomonedas, sino también para toda la encriptación bancaria. Dijo a Fortune en una entrevista:
“La promesa de la computación cuántica es una aceleración exponencial, pero si te alejas de una curva exponencial, se vuelve plana—y luego es una pared vertical. Así que estamos apenas al comienzo de la inflexión. Ahora, no es más poderosa que tu smartphone en este momento. Pero dale un par de años, y será más poderosa que el superordenador más grande jamás construido.”
Sin embargo, las empresas están trabajando en soluciones, mientras los investigadores amplían el alcance de las redes cuánticas. El mes pasado, investigadores de la Universidad de Chicago, Escuela de Ingeniería Molecular Pritzker (UChicago PME) aumentaron el alcance de las conexiones cuánticas de solo unos pocos kilómetros a 2.000 km.
“Por primera vez, la tecnología para construir una internet cuántica a escala global está al alcance.”
– Profesor asistente Tian Zhong
En su estudio, el equipo aumentó el tiempo de coherencia de átomos individuales de erbio de 0,1 milisegundos a más de 10 milisegundos, y en un caso, incluso alcanzaron 24 milisegundos.
La innovación aquí fue construir los cristales críticos para crear entrelazamiento cuántico de una manera diferente. Para ello, utilizaron epitaxia por haz molecular (MBE), que es similar a la impresión 3D. “Comenzamos sin nada y luego ensamblamos este dispositivo átomo por átomo,” añadió, “La calidad o pureza de este material es tan alta que las propiedades de coherencia cuántica de estos átomos se vuelven excelentes.”
Invertir en tecnología cuántica
IonQ, Inc. (IONQ ) es una empresa puramente cuántica que está construyendo y comercializando computadores cuánticos con foco en qubits de iones atrapados. La compañía ofrece hardware cuántico a través de las principales plataformas en la nube. Haciendo la computación cuántica más accesible y posicionándola bien para su adopción comercial a medida que la tecnología cuántica avanza hacia usos del mundo real.
El rendimiento de las acciones de IonQ refleja esto, con sus acciones cotizando actualmente a $48,10, bajando un 21 % en el último mes pero subiendo más del 18 % en lo que va del año y un 67,56 % en los últimos tres años. Tiene un EPS (TTM) de -5,35 y un P/E (TTM) de -9,21.
(IONQ )
En cuanto a la solidez financiera de la empresa, reportó ingresos de $39,9 millones para el Q3 2025, un aumento del 222 % interanual. Su pérdida neta fue de $1,1 mil millones, mientras que el EPS GAAP fue de ($3,58) y el EPS ajustado de ($0,17).
IonQ tenía $1,5 mil millones en efectivo, equivalentes de efectivo e inversiones al final del trimestre.
“Entregamos nuestro hito técnico 2025 de #AQ 64 tres meses antes, desbloqueando 36 cuatrillones de veces más espacio computacional que los principales sistemas superconductores comerciales. Logramos un hito verdaderamente histórico al demostrar un rendimiento de compuerta de dos qubits del 99,99 %, subrayando nuestro camino hacia 2 millones de qubits y 80 000 qubits lógicos en 2030.”
– CEO Niccolo de Masi
Durante este trimestre, IonQ también completó la adquisición de Oxford Ionics y Vector Atomic y recibió un nuevo contrato con el Laboratorio Nacional Oak Ridge para desarrollar flujos de trabajo cuántico‑clásicos acelerados y aplicaciones energéticas avanzadas.
Haga clic aquí para una lista de las cinco principales empresas de computación cuántica.
Últimas noticias de acciones de IonQ, Inc. (IONQ)
Conclusiones para inversores
La computación cuántica ha llegado a un punto de inflexión. Las verdaderas barreras ahora no son si la física funciona; son más bien si podemos construir realmente estas máquinas a escala. Cualquier avance que haga que los qubits sean más fáciles de enfriar o más estables nos acerca a un sistema que la gente realmente usará y pagará. De hecho, incluso ideas descabelladas como lanzar computadores cuánticos a la estratosfera empiezan a tener sentido si resuelven problemas de ingeniería reales.
Para los inversores que buscan exposición sin elegir una sola empresa, la estrategia inteligente sería centrarse en aquellas que construyen la base. IBM lleva tiempo en este espacio y tiene experiencia real en el hardware. IonQ, por otro lado, avanza rápidamente con la tecnología de iones atrapados. Aunque Nvidia no fabrica qubits por ahora, los computadores cuánticos necesitan sistemas de control y potencia de cálculo serios, y eso es precisamente lo que Nvidia hace mejor.
Si estás siguiendo la evolución, vigila algunas señales: qubits que permanezcan estables por más tiempo, pruebas tempranas de que la corrección de errores pueda escalar, pruebas exitosas de entrelazamiento a distancia y el auge de configuraciones híbridas que combinen procesadores cuánticos con infraestructura de computación tradicional.
Conclusión: Cuando ‘la nube’ se vuelve cuántica
La computación cuántica está evolucionando rápidamente de una mera curiosidad de laboratorio a una carrera tecnológica global, donde gigantes de la industria como IBM, Google y Nvidia están impulsando las capacidades de hardware a niveles sin precedentes. Mientras tanto, los avances en la coherencia de los qubits, la corrección de errores cuánticos y el entrelazamiento a larga distancia están resolviendo gradualmente los desafíos de larga data del campo.
En medio de todo esto, la propuesta de KAUST está trabajando para hacer del “cloud computing” una realidad tangible, impulsada por temperaturas criogénicas naturales y luz solar perpetua.
Estos avances demuestran que nos acercamos a un punto de inflexión histórico. Dentro de la próxima década, es una posibilidad muy real que la computación cuántica finalmente pase de la teoría a la practicidad, remodelando la encriptación, la ciencia y, eventualmente, quizá incluso el significado mismo de “la nube”.
Haga clic aquí para una lista de las principales acciones de computación en la nube.
Referencias
1. Abderrahim W., Amin O., & Shihada B. Computación cuántica verde en el cielo. npj Wireless Technology 1, Artículo 5 (2025). https://doi.org/10.1038/s44459-025-00005-y
2. A. Eickbusch, M. McEwen, V. Sivak, A. Bourassa, J. Atalaya, J. Claes, D. Kafri, C. Gidney, C. Warren, J. Gross, A. Opremcak, N. Zobrist, K. C. Miao, G. Roberts, K. J. Satzinger, A. Bengtsson, M. Neeley, W. P. Livingston, A. Greene, R. Acharya, L. Aghababaie Beni, G. Aigeldinger, R. Alcaraz, T. I. Andersen, M. Ansmann, F. Arute, …, A. Morvan et al. Demonstración de códigos de superficie dinámicos. Nature Physics, 2025, Artículo publicado 17 octubre de 2025. https://doi.org/10.1038/s41567-025-03070-w
3. Gupta, S., Huang, Y., Liu, S., Pei, Y., Gao, Q., Yang, S., Tomm, N., Warburton, R. J., & Zhong, T. (2025). Interfaces espín-fotón de telecomunicaciones epitaxiales duales con coherencia de larga duración. Nature Communications, 16, 9814. https://doi.org/10.1038/s41467-025-64780-6
