Primeros pasos con computación cuántica en Amazon Braket - Diseño y simulación de circuitos cuánticos
Cree prototipos gratis con el simulador local y ejecute circuitos cuánticos en el hardware real de IonQ y Rigetti. Presentamos técnicas para implementar VQE y QAOA con Hybrid Jobs.
Descripción general de Braket y estado actual de la computación cuántica
Amazon Braket es un servicio administrado de computación cuántica que ofrece de forma unificada el diseño de circuitos cuánticos, la simulación y la ejecución en hardware real. La computación cuántica se encuentra actualmente en la era NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum), y los dispositivos disponibles son de escala intermedia y están afectados por el ruido. Las aplicaciones en las que se ha demostrado una ventaja cuántica práctica todavía son limitadas, pero se investiga la posibilidad de superar a los ordenadores clásicos en la optimización combinatoria, la simulación de química cuántica y parte del aprendizaje automático. Braket es una plataforma que permite empezar la investigación y los experimentos de computación cuántica con una barrera de entrada baja.
Diseño y simulación de circuitos cuánticos
El SDK de Braket está basado en Python y construye circuitos cuánticos mediante programación. Con la clase Circuit se aplican puertas (H, CNOT, Rx, Rz, etc.) a los cúbits para definir el circuito. El simulador local funciona en el equipo de desarrollo y permite probar circuitos de forma gratuita. Hay tres simuladores administrados: SV1 (vector de estado, hasta 34 cúbits) para simulación de uso general, DM1 (matriz de densidad, hasta 17 cúbits) para simulación que incluye modelos de ruido, y TN1 (red de tensores, hasta 50 cúbits) para simulación a gran escala con determinadas estructuras de circuito. Si comprueba que el circuito es correcto en un simulador antes de ejecutarlo en hardware real, puede contener el coste del hardware real.
Hardware cuántico y trabajos híbridos
Desde Braket se puede utilizar hardware cuántico de AQT, IonQ, IQM, QuEra, Rigetti y otros. Cada hardware difiere en número de cúbits, fidelidad de puertas y conectividad, por lo que se elige según las características del algoritmo. El precio se cobra por tarea (ejecución de un circuito) y es de pago por uso según los shots (número de mediciones). Hybrid Jobs es una función que combina la computación clásica y la computación cuántica, y se utiliza para algoritmos iterativos como el solucionador variacional de valores propios cuántico (VQE) y el algoritmo cuántico de optimización aproximada (QAOA). Es una configuración en la que el procesamiento clásico se ejecuta en la instancia del trabajo (ml.m5.xlarge de forma predeterminada) y la ejecución de los circuitos cuánticos se delega en el hardware cuántico.
Precios de Braket
Los precios de Braket difieren mucho entre los simuladores y el hardware. El simulador local es gratuito. Los simuladores administrados se cobran por minuto según el tiempo de simulación, y SV1 cuesta 0.075 USD por minuto (a fecha de octubre de 2026). El hardware cuántico combina una tarifa fija por tarea (ejecución de un circuito) con un cobro por uso por shot (medición). La tarifa por tarea es de 0.30 USD en todas las QPU, y la tarifa por shot varía según la QPU, siendo de 0.08 USD en IonQ Forte (a fecha de octubre de 2026). Por ejemplo, ejecutar un circuito de 100 shots en IonQ Forte cuesta 0.30 USD + 100 × 0.08 USD = 8.30 USD. En la fase de investigación, los costes se gestionan con un enfoque por etapas: validar los circuitos en el simulador local, realizar la validación a gran escala en simuladores administrados y usar el hardware real solo para la comprobación final.
Situación actual y expectativas de la computación cuántica
La computación cuántica es una tecnología que tiene el potencial de resolver ciertos tipos de problemas con principios distintos de los de los ordenadores convencionales. Sin embargo, todavía es una tecnología en desarrollo: los dispositivos cuánticos son sensibles al ruido y la escala que pueden manejar también está limitada. No es una tecnología mágica que acelere cualquier cálculo; hay problemas para los que es adecuada y problemas para los que no lo es. En lugar de tener expectativas excesivas, lo realista es comprender correctamente las capacidades actuales y abordarla como investigación y validación de cara al futuro. Braket ofrece un entorno para aprender y probar este tipo de computación cuántica.
Aprendizaje y desarrollo con simuladores
El hardware cuántico real es escaso y su uso tiene un coste, por lo que empezar el desarrollo con simuladores permite contener los costes. Braket ofrece simuladores que se pueden ejecutar localmente y simuladores de alto rendimiento en la nube, con los que puede validar el diseño y el comportamiento de los circuitos cuánticos antes de usar hardware real. Como los simuladores dan resultados estables, son adecuados para comprobar la corrección de los algoritmos. En la fase de aprendizaje, un flujo eficiente es comprender los fundamentos de los circuitos cuánticos con un simulador, validarlos a fondo y después pasar a la ejecución en hardware real. Un entorno en el que se puede experimentar a bajo coste abre la puerta a la tecnología cuántica.
Casos de uso y áreas de investigación
Las áreas en las que se espera que la computación cuántica sea útil son la optimización combinatoria, la simulación de química cuántica que estudia las propiedades de moléculas y materiales, y parte del aprendizaje automático. Estas áreas incluyen problemas cuyo coste de cálculo crece de forma explosiva con los métodos convencionales, y se investiga la posibilidad de hacerlos más eficientes con enfoques cuánticos. Sin embargo, todavía se encuentran en la fase de investigación y prueba de concepto, y la tecnología necesita madurar antes de llegar al uso práctico. Una forma de abordarlo es evaluar si los problemas de su empresa se adaptan a la computación cuántica mientras acumula conocimientos de cara al futuro. Braket sirve de base para este tipo de investigación exploratoria.
Uso combinado con la computación clásica
Más que usar la computación cuántica para resolver problemas por sí sola, se investigan ampliamente los enfoques que la combinan con los ordenadores convencionales (ordenadores clásicos). Se exploran algoritmos híbridos que procesan una parte del problema con computación cuántica y el resto con computación clásica, buscando la solución mediante idas y vueltas entre ambas. Braket dispone de mecanismos para ejecutar este tipo de procesamiento que combina lo cuántico y lo clásico. Al combinar la capacidad de procesamiento estable de la computación clásica con las características de la computación cuántica, se pueden explorar formas más cercanas al uso práctico mientras se compensan las limitaciones de los dispositivos cuánticos. El uso combinado de ambas es uno de los enfoques realistas para aprovechar la computación cuántica.
Resumen
Braket es un servicio que permite empezar la investigación y los experimentos de computación cuántica sobre AWS. Es eficaz un enfoque por etapas: crear prototipos gratis con el simulador local, realizar la validación a gran escala con simuladores administrados y ejecutar en hardware real. Es una plataforma que puede utilizar para la validación técnica y la investigación de algoritmos orientadas a la aplicación práctica de la computación cuántica.
Referencias (recursos oficiales de AWS)
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