Ya estamos llegando al punto en el que se están implementando computadoras cuánticas en los centros de datos, lo que genera nuevos aprendizajes tanto para los operadores de centros de datos como para las empresas cuánticas.
Los operadores de centros de datos están teniendo que aceptar el alojamiento de refrigeradores de dilución con nuevos requisitos de refrigeración, mientras que los proveedores de computación cuántica y refrigeradores de dilución tienen que aprender cómo funcionan los centros de datos y dónde pueden encajar en las instalaciones de datos existentes.
Las computadoras cuánticas llegan a las instalaciones de colocación
En lo que DCD entiende como una primicia mundial, la empresa británica de computación cuántica Oxford Quantum Computing (OQC) ha implementado seis de sus sistemas QPU en dos centros de datos de colocación.
“Queríamos evitar quedarnos sentados en un laboratorio en secreto durante dos años y salir y esperar que la gente ya hubiera presentado solicitudes para ello”, dice Simon Phillips, director de tecnología de OQC. “Lo que tenemos que hacer es permitir el acceso”.
Actualmente, la compañía opera un laboratorio en Reading, que alberga su sistema Lucy de ocho qubits, al que se puede acceder en línea a través del servicio Braket de AWS. Phillips dijo a DCD que la decisión de desplegarse en sitios de colo se tomó a raíz de la tormenta Arwen en 2021.
“Tuvimos un corte de energía y eso significó que una parte de la pila informática no pudo reiniciarse correctamente”, explica, lo que provocó que el sistema se calentara. Si bien el sistema no sufrió daños y se volvió a enfriar, la empresa se dio cuenta de que necesitaba considerar más seriamente el tiempo de actividad.
“Estamos tratando de demostrarle al mundo que las computadoras están listas para comenzar a usarse, y no es lo suficientemente bueno como para que se apaguen. Pero esto ya está solucionado; Existen estos centros de datos que tienen toda esta infraestructura”.
Al mismo tiempo, un proyecto de prueba de concepto corría el riesgo de estancarse porque el cliente dijo que no podía tener datos en vivo saliendo de sus entornos a una instalación de laboratorio.
“De repente nos dimos cuenta de que el centro de datos estaba lleno de nuestros clientes”, dice Phillips. “La misión quedó clara: para acceder realmente a datos de clientes del mundo real fuera de proyectos de investigación, tenemos que conectarnos directamente a la infraestructura de las personas con la latencia más baja”.
La compañía ha implementado tres sistemas de 32 qubit en cada una de las instalaciones LHR3 de Cyxtera en Reading, Reino Unido, y en las instalaciones TY11 de Equinix en Tokio, Japón.
En términos de cada implementación, uno de los sistemas OQC está activo y de cara al cliente; los otros dos están activos, pero retenidos para actualizaciones, pruebas, etc. Cada uno de los tres QPU y los sistemas de enfriamiento que los acompañan requieren alrededor de 15 a 20 kW (principalmente destinados a los seis compresores de helio refrigerados por agua de 9 kW), pero en una huella descrita por Phillips como Alrededor de baldosas de 14×10 600 mm.
OQC contactó a Cyxtera por primera vez en marzo de 2022; el primer refrigerador se instaló en enero de 2023 y el último en marzo. El trabajo en las instalaciones continuó hasta abril, después de lo cual comenzaron las pruebas. Los sistemas ya están activos.
La implementación de Cyxtera se realiza en una sala enclave en una antigua biblioteca de cintas de los días de CenturyLink de la compañía.
“Ese espacio era bueno porque pudimos lograr una potencia de vatios por metro cuadrado que tenía sentido para nosotros”, dice Charlie Bernard, director de estrategia de crecimiento de Cyxtera en EMEA. “Podíamos obtener suficiente energía allí, había suficiente refrigeración por aire para que funcionara y hay muchas tuberías debajo del piso”.
Si bien el sistema era más alto que la altura del techo de la habitación (3,4 m con 50 cm adicionales de espacio libre superior requerido para las tuberías), la instalación de un solo piso tiene un gran vacío en el techo, por lo que Cyxtera tenía margen de maniobra adicional para trabajar.
Se tuvieron que realizar modificaciones en el techo y en el sistema de alarma contra incendios para permitir suficiente espacio libre por encima de la cabeza. A través de un entorno de piso elevado, el marco del sistema de varias toneladas se fijó directamente a la losa y se aisló mecánicamente del piso elevado.
Cada sistema de refrigración de dilución requiere bombear hasta 40 litros de nitrógeno líquido a los refrigeradores cada semana. Para los compresores enfriados por agua, Cyxtera tuvo que recurrir a las tuberías de agua del edificio.
Para dar cabida al helio líquido y al hidrógeno, la empresa también instaló detectores de oxígeno en la habitación con indicadores luminosos y alarmas para mostrar si hay una posible fuga o si el gas está hirviendo.
“Los estamos llevando en ese viaje de lo que significa implementar en un centro de datos, porque han estado trabajando su diseño en una especie de silo”, dice Bernard. “Creo que ha sido revelador para ellos venir a ver nuestras instalaciones y aprender sobre cosas como limitaciones de peso, tamaños de puertas, ruido, interferencias, etc.
“Hemos compartido ese conocimiento con ellos, y también hemos cosechado los beneficios al aprender las prácticas y procedimientos de manejo de gases líquidos y moverlos por todo el edificio”.
Phillips añade sobre lo aprendido en su empresa: “Hubo un aspecto de madurez en torno al idioma y dónde están las demarcaciones de responsabilidades. En un laboratorio todo es responsabilidad de todos. Ahora hay una línea en la que algo como el agua helada es su responsabilidad y una línea en la que es nuestra responsabilidad”.
El sitio de Cyxtera también funciona como centro de operaciones de red de OQC, con varios miembros del personal de la compañía en el sitio diariamente. En Tokio, la implementación de OQC está en un rack en la sala de datos, y esa implementación está diseñada para ser administrada de forma remota, con el equipo de servicio en el país de Oxford Instruments contratado para resolver cualquier problema.
“Es el mismo equipo que hace los escáneres de resonancia magnética”, dice Phillips. Recorren los hospitales y comprueban todos los componentes criogénicos de los sistemas de resonancia magnética, por lo que no es nada nuevo para ellos”.
Un componente interesante del despliegue en Tokio al que la empresa tuvo que adaptarse fueron los requisitos sísmicos. Los sistemas criogénicos tienen un contenedor de nitrógeno líquido que normalmente se coloca de forma independiente en el suelo, y la empresa tuvo que garantizar el cumplimiento normativo sobre cómo se atornillaba al suelo.
Phillips dijo que espera que las implementaciones futuras sean “mucho más fluidas” a medida que la empresa continúa aprendiendo y desarrollando sus operaciones.
“Tenemos el manual sobre cómo instalar una computadora superconductora en un centro de datos en cualquier parte del mundo”, dice. “Cada vez que vamos a una nueva ubicación, averiguamos dónde están las diferencias. Para nosotros, todos parecen bastante estándar; La gente de los centros de datos dirá que todos son diferentes, pero estamos descubriendo que son muy similares en comparación con los laboratorios.
Antes de estas implementaciones, no se sabía cómo los diferentes tipos de interferencias (sonido, vibración y electromagnética) afectarían las implementaciones en las salas de datos. Del mismo modo, existían problemas potenciales en torno a cómo los controles de microondas de alta frecuencia del sistema podrían afectar el hardware de TI cercano.
Phillips dice que hasta ahora no ha visto ningún problema al respecto; Cuando se le preguntó si esto se debe únicamente a consideraciones de diseño o si tal vez se había exagerado el problema, dice que probablemente sea una combinación de ambas.
“Hemos trabajado mucho en torno al blindaje, pero aún no hemos visto nada que esté creando un problema”.
En términos de operaciones, el manejo del hidrógeno y el nitrógeno líquidos dentro de la instalación lo gestiona el propietario del sistema, en lugar del proveedor de colo. Pero los operadores de centros de datos se beneficiarán al comprender cómo manejar los líquidos y, potencialmente, gestionar los sistemas de refrigeración criogénica.
“Hay algo de aprendizaje sobre cómo ejecutar todos los sistemas”, señala Harriet van der Vliet de Oxford Instruments. “Cómo cerrar un sistema correctamente para que no haya fugas, cómo bombear un sistema, cómo comprobar si hay fugas en un sistema. Pero somos muy buenos brindando capacitación a nuestros usuarios para que puedan ejecutar sus sistemas por sí mismos”.
“Eso es algo en lo que hemos tenido que trabajar; pasando de que nuestros usuarios sean expertos en ULT que no necesitan capacitación porque, en teoría, simplemente podrían construir sus propios sistemas, a usuarios que no son expertos en criogenia y sí
requieren cierta capacitación”.
Tanto Cyxtera como OQC dicen que ahora están mejor preparados para futuras implementaciones.
“Nuestra primera instalación tenía un diseño muy primitivo. Se parecen mucho a algo de laboratorio. Pero ya hay una serie de proyectos en marcha para hacerlo más fácil, más rápido y más adecuado, porque ahora estamos planteando preguntas que nadie se había planteado antes”, afirma Phillips de OQC. “Nadie había hecho preguntas antes sobre la forma en que funciona el enfriamiento o la forma en que funciona el manejo del aire”.
Bernard, de Cyxtera, señala que la compañía espera replicar este proyecto en otros lugares en el futuro: “Esta fue la primera implementación y ha sido una gran curva de aprendizaje para todos nosotros. Estamos en una posición mucho mejor ahora”.
OQC dijo que su objetivo es expandirse primero a más mercados y luego desarrollar implementaciones existentes con factores de forma actualizados a medida que aumenta la demanda.
“La mayor barrera de entrada para el uso del mundo (grupos de empresas financieras en una determinada ubicación o empresas de ciencias de materiales en otra) es la que podemos abordar para darles acceso a una QPU en esa ubicación, y luego la desarrollaremos y escalaremos. a partir de ahí”, dice Phillips. “Creo que la solución sí está en colos como prioridad.
“La mayor barrera de entrada para el uso de computadoras cuánticas fue en realidad la integración en la infraestructura digital existente, no la cuenta qubit. El hecho de que podamos conversar sobre centros de datos y computadoras cuánticas significa que todo va en la dirección correcta”.
Las cadenas de suministro cuánticas aprenden sobre los centros de datos
El proveedor de refrigerantes Oxford Instruments ha instalado una computadora cuántica Rigetti en su sede principal en Tubney Wood, Oxfordshire.
El sistema, el primero de Rigetti fuera de EE. UU. y todavía uno de los pocos que la compañía ha enviado fuera de sus propias instalaciones, está conectado a la nube de Rigetti para su uso y el de sus clientes.
Harriet van der Vliet, gerente de segmento de productos, tecnologías cuánticas de Oxford Instruments, dijo a DCD que la compañía no tenía un centro de datos en el sitio antes de la instalación y todavía no tiene lo que consideraríamos un espacio en blanco tradicional.
“Nuestra fábrica no es el equivalente a una instalación de colocación. Proporcionamos el frigorífico y las instalaciones como parte de la financiación de Innovate UK para que Rigetti y sus socios Phasecraft, Standard Chartered y otros pudieran trabajar en sus aplicaciones para la computación cuántica”, afirma.
“Tuvimos que aprender todo acerca de cómo tener un sistema comercial con las conexiones correctas a la nube, generadores de respaldo, enfriadores de respaldo, en los cuales no necesariamente se piensa en un laboratorio”, dice. “Si se corta la luz en una universidad, simplemente dices: ‘Está bien, calentaré y luego me enfriaré al día siguiente’. Pero si eso sucede en un centro de datos o sistema que está conectado a la nube para los clientes, no está en absoluto bien”.
Cuando se le preguntó si la compañía buscaría albergar más computadoras cuánticas en el futuro o si se trataba de algo puntual, van der Vliet dijo que “siempre existe la oportunidad de hacer mucho más”.
“Aprendimos a incorporar redundancia, como generadores de respaldo, enfriadores, etc., para que el sistema tuviera un buen tiempo de actividad para el cliente. Fue fantástico trabajar con Rigetti para albergar su primer ordenador cuántico en Europa”.
Más allá de sus propias instalaciones, Oxford Instruments participó en una serie de implementaciones de QPU en centros de datos activos, incluida la implementación de OQC en las instalaciones de Cyxtera y Equinix, y el centro de supercomputación CESGA en España.
“Ya hemos instalado varios sistemas en los centros de datos”, afirma van der Vliet. “Hemos tenido que instalar en diferentes áreas, a las que no estamos acostumbrados, y estar preparados para que la seguridad tenga que proporcionar a las personas credenciales específicas para entrar y salir de los centros de datos, que es algo a lo que no estamos acostumbrados.”
“Tuvimos que cambiar la forma en que instalamos los sistemas físicamente, y entrar a los centros de datos ha sido indiferente. Algunos de los centros de datos pueden tener ciertas áreas que están listas para pasar un rack de 19 pulgadas y nuestros sistemas son obviamente un poco más grandes que eso”.
“Pero en realidad no es tan diferente [de los entornos académicos]; Hemos tenido estos problemas y dificultades durante las instalaciones durante muchos años”, añade.
“Se trata simplemente de obtener esa experiencia. Ahora tenemos la segunda y tercera instalación, y ambas instalaciones fueron mucho mejores que la primera”.
