Computación cuántica, el futuro es hoy
Es posible que a principios del siglo XX, cuando surgió la teoría cuántica como una revolución en la física y en la química, nadie pensara que a finales de ese mismo siglo se convertiría también en una revolución para la ciencia y la tecnología.
Pero, ¿cómo pudo la física, específicamente la física cuántica, permear en el mundo de la tecnología, de la computación? Vayamos por partes, la física es la ciencia que se ocupa de la naturaleza del universo observable. Mientras que la física cuántica estudia la naturaleza a escala atómica y subatómica: moléculas, átomos y sus componentes. El mundo de lo que no podemos ver a simple vista.
Entonces, la verdadera innovación se dio cuando se descubrió que la teoría cuántica podía aplicarse a los bits y las operaciones lógicas de una computadora y no solo a los átomos y las moléculas. De ahí que actualmente contemos con computadoras cuánticas capaces de realizar en segundos tareas que a los sistemas tradicionales les llevaría miles de años ejecutar.
Para realizar cálculos, la computación cuántica utiliza los dos principios fundamentales de la mecánica cuántica: la interferencia y el entrelazamiento. Un bit es la unidad mínima de la computación clásica. Las computadoras cuánticas, como las clásicas, operan en bits, pero no los bits clásicos, que solo se hallan en los estados 0 o 1 (sistema binario), sino en bits cuánticos o cúbits (o qubits), que pueden representar los valores 0 y 1 o combinaciones lineales de ambos. Estas combinaciones o multiplicidad de estados, a las que se le llama superposiciones o estados de superposición, son la interferencia.
El entrelazamiento es una correlación cuántica: cuando los cúbits se entrelazan forman un sistema global de tal manera que el estado cuántico de los subsistemas individuales ya no puede definirse de forma independiente.
Los algoritmos y aplicaciones de las computadoras cuánticas, las supercomputadoras, utilizan esos dos principios en un circuito cuántico, que es una operación a partir de los datos cuánticos almacenados en cúbits.
Sí, ya sé, toda esta información puede sofocar y hacer que entornes o desorbites los ojos, pero quizá te refresques con lo siguiente: cuáles son las posibles aplicaciones de la computación cuántica.
En una entrevista con el diario El País, Darío Gil Alburquerque, vicepresidente de IBM y director de investigación en IBM Research, señaló que hay tres grandes categorías de uso. La primera tiene que ver con simular todo lo que tiene que ver con la naturaleza, como la creación de materiales con mejores propiedades, lo que se relaciona con el sector industrial; la segunda se refiere a los datos que tienen estructura, base de la criptografía y del aprendizaje automático (machine learning), lo que se vincula con el sector financiero. Y la tercera categoría se refiere a una herramienta científica: hay miles de publicaciones científicas generadas con los ordenadores cuánticos.
Por su parte, Patricia García Garrido, especialista en computación cuántica, en diversos artículos y entrevistas ha señalado que la salud y la ciencia serán de las más beneficiadas con esta tecnología, pues se perfeccionará la inteligencia artificial, se podrán diseñar materiales y crear medicinas personalizadas.
Además indica que, como son capaces de albergar y procesar grandes cantidades de datos, se espera que sean perfectas para optimizar la logística, ideal para las industrias del comercio minorista, de consumo, de telecomunicaciones, gestión de flotas, etcétera; debido a que podrá incidir en la mejora de la gestión de tráfico y obtención de rutas óptimas, que consideren tiempo, costes e incluso nivel de contaminación; así como en la optimización de inventarios y cadenas de suministro.
Para las empresas energéticas, las computadoras cuánticas podrían ayudar a predecir consumos y eficiencia energética, optimizar redes y capturar de una manera óptima la energía solar.
Diversas empresas ya cuentan desde hace algunos años con computadoras cuánticas, como IBM, Google y Microsoft. Sin embargo, aun con grandes avances, como el que recientemente dio a conocer precisamente IBM con su procesador Osprey, que tiene una capacidad de 433 cúbits —es decir, con más capacidad que el número de átomos en el universo—, el desarrollo de los ordenadores cuánticos continúa en sus albores si consideramos que no es de uso popular.
Lo que sí es posible es tener un acceso limitado a centros de computación cuántica o sistemas cuánticos en nubes públicas, que ofrecen las empresas mencionadas y algunas otras, y que ya son aprovechadas como laboratorios por comunidades universitarias, científicas y empresariales.
Ya en 2019, Google aseguraba que su supercomputadora solo necesitaba 200 segundos para resolver un problema que a la máquina más veloz del mundo le llevaría 10,000 años solucionar.
Así que muy pronto veremos los beneficios de esta celeridad.
