La computación cuántica se ha convertido en uno de los campos más prometedores, aunque complejos, de la tecnología actual y futura. Empresas tecnológicas top como IBM, Google y Microsoft, así como instituciones y startups, están invirtiendo fuertemente en su desarrollo
La computación cuántica ha sido promocionada como la próxima gran revolución tecnológica, con el potencial de resolver problemas que actualmente son imposibles para los ordenadores clásicos. Sin embargo, algunos expertos, aunque no todos, están comenzando a cuestionar si esa revolución está realmente en el horizonte.
Pero antes de nada, hay que ir por partes. Contextualizando, los ordenadores cuánticos son máquinas extremadamente potentes que se basan en la física cuántica para realizar cálculos.
A diferencia de los ordenadores tradicionales que utilizan bits —ceros y unos— para procesar información, estos utilizan qubits, que pueden representar ceros, unos o ambos al mismo tiempo gracias a un fenómeno llamado superposición cuántica. Esto les da una gran ventaja en términos de potencia de procesamiento y les permite resolver problemas que son prácticamente imposibles.
El gran «problema» de estas maravillas es esa posibilidad a corto o medio plazo de lograr lo que gran cantidad de empresas están prometiendo y parece más una lucha de egos y mucho marketing entre países como Estados Unidos, Rusia y China y sus empresas.
¿Qué es la computación cuántica?
La computación cuántica es un paradigma de computación muy diferente a la computación clásica que se conoce. Mientras que los ordenadores de siempre procesan información en bits —unidades binarias de ceros o unos—, los ordenadores cuánticos utilizan qubits —bits cuánticos—, que pueden existir en múltiples estados a la vez gracias a los principios de la mecánica cuántica.
Los conceptos clave que permiten el funcionamiento de la computación cuántica son:
- Superposición: un qubit puede existir en una superposición de estados cero y uno al mismo tiempo, lo que permite procesar múltiples posibilidades a la vez.
- Entrelazamiento: dos o más qubits pueden estar «entrelazados» de tal manera que el estado de uno está directamente relacionado con el estado de los otros, independientemente de la distancia entre ellos.
- Interferencia: los estados cuánticos pueden interferir entre sí, permitiendo amplificar resultados correctos y cancelar los incorrectos.
Estas propiedades permiten a los ordenadores cuánticos realizar ciertos cálculos mucho más rápido que los ordenadores clásicos, especialmente en áreas como la factorización de números grandes, muy importante para la criptografía, simulación de sistemas moleculares complejos, clave para el desarrollo de nuevos medicamentos y resolver problemas logísticos complicados de una forma más sencilla.
Un poco de historia y desarrollo de la computación cuántica
La idea de la computación cuántica fue propuesta por primera vez por el físico Richard Feynman en 1982. Feynman sugirió que un ordenador basado en principios cuánticos podría imitar sistemas físicos cuánticos mejor que un ordenador de toda la vida.
En 1985, David Deutsch de la Universidad de Oxford describió el primer modelo teórico de un ordenador cuántico universal, sentando así las bases para todo el desarrollo que ha venido después.
Durante la década de 1990, se produjeron avances teóricos muy importantes, incluyendo el desarrollo de los primeros algoritmos cuánticos. Peter Shor demostró en 1994 que un ordenador cuántico podría factorizar números grandes exponencialmente más rápido que los mejores algoritmos clásicos conocidos, lo que generó un gran interés en el campo debido a sus implicaciones para la criptografía.
En las últimas dos décadas, se ha podido ver un progreso muy paso a paso, pero siempre constante hacia la creación práctica de ordenadores cuánticos. En 2019, Google anunció que había logrado la «supremacía cuántica», realizando un cálculo en 200 segundos que, según afirmaron, habría tomado 10.000 años en el superordenador clásico más potente.
En la actualidad, no solo Google está al mando. Grandes compañías como IBM y empresas emergentes están liderando el desarrollo de esta tecnología, con máquinas que van desde pequeños prototipos hasta sistemas de escala industrial. Más allá de la teoría, la computación cuántica tiene el potencial de transformar todo tipo de sectores de la sociedad.
¿En qué campos tiene un potencial incalculable?
Desarrollar nuevos fármacos
La computación cuántica permitiría simular con precisión las interacciones moleculares, acelerando el diseño de nuevos medicamentos y terapias. Esto mejoraría la predicción de la eficacia y los efectos secundarios de los fármacos.
Combatir el cambio climático
Los ordenadores cuánticos podrían modelar y optimizar procesos químicos para capturar y almacenar CO2, ayudando a desarrollar materiales y catalizadores más efectivos para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.
Optimizar la fertilización en los cultivos
La simulación cuántica de sistemas agrícolas a nivel molecular permitiría comprender mejor la interacción entre nutrientes, plantas y microorganismos, mejorando la eficiencia de la fertilización y la producción de alimentos.
Cátodos de batería alternativos
La computación cuántica podría simular materiales a nivel atómico, facilitando el diseño de cátodos de batería más eficientes y sostenibles con mejor capacidad de almacenamiento y durabilidad.
Simular reacciones de fusión nuclear
Los ordenadores cuánticos podrían modelar el comportamiento de partículas subatómicas y campos electromagnéticos, ayudando a optimizar los reactores de fusión y mejorar la eficiencia de esta prometedora fuente de energía.
Mejorar los sensores cuánticos
La computación cuántica potenciaría la precisión y sensibilidad de los sensores cuánticos, mejorando la medición de propiedades físicas en campos como la medicina y la exploración espacial.
Conscientes del potencial de esta tecnología, Google y XPrize se han unido para ofrecer un premio de cinco millones de dólares a los investigadores que puedan encontrar nuevos usos y aplicaciones para esta tecnología.
Cuidado porque también hay escépticos de la computación cuántica y están ganando terreno
En un artículo publicado en Communications of the ACM, Matthias Troyer, un miembro técnico de Microsoft que lidera la lucha por la computación cuántica de la compañía, afirma que la cantidad de aplicaciones en las que estas podrían dar una gran ventaja es más limitada de lo que algunos piensan.
Oskar Painter, jefe de hardware cuántico de Amazon Web Services, por otro lado, dice que hay una «tremenda expectación» en la industria en este momento y «puede ser difícil filtrar lo optimista de lo completamente irreal».
Este análisis es respaldado por otros expertos en el campo. Scott Aaronson, profesor de ciencias de la computación en la Universidad de Texas en Austin, cree que las aplicaciones prácticas aún están muy lejos. «Los dispositivos NISQ son muy ruidosos y propensos a errores», dice. «Para que la computación cuántica sea útil, necesitamos ordenadores cuánticos que sean mucho más fiables».
Rizando el rizo, algunos incluso creen que la tecnología nunca se convertirá en realidad. «Creo que la computación cuántica es una ilusión», dice John Casti, profesor de ciencias de la computación en la Universidad de Vermont. «Es una idea atractiva, pero no creo que sea factible».
Sin embargo, Roberto Campos, y otros tantos expertos, se posiciona en un punto más positivo pero a conocer sus limitaciones: «A corto plazo, se espera que la computación cuántica tenga un alto impacto en problemas de gran complejidad, es decir, en aquellos problemas que haya que hacer un gran número de operaciones para resolverlos».
«Por ejemplo, se pueden simular mejor las reacciones químicas que se producen dentro de la batería de un coche eléctrico y aumentar su autonomía. También se pueden simular mejor los procesos de reacción de ciertos carburantes y reducir su huella ecológica. Otro caso de uso puede ser la fabricación de fármacos», añade, ejemplificando y dejando ver el potencial de todo este complejo ecosistema.
«En cuanto a los problemas de optimización e Inteligencia Artificial, la esperanza es que la computación cuántica tenga un gran impacto a medio o largo plazo, es decir, no antes de 10-15 años», comenta el experto.
La llave maestra que amenaza con destruir la ciberseguridad mundial
Si todo esto te parece poco, expertos advierten que esta tecnología podría convertirse en un arma de doble filo, capaz de hacer más fuertes que nunca nuestras defensas digitales, pero también de destruirlas por completo.
Imagina que todas las contraseñas, todas las transacciones bancarias online y hasta los secretos mejor guardados de los gobiernos quedaran expuestos de la noche a la mañana. No es que vaya a pasar mañana, pero los expertos advierten que no estamos ni de lejos preparados para cuando llegue ese día.
La situación es seria. Tanto que hay equipos de investigadores trabajando para crear nuevos sistemas de encriptación «a prueba de cuántica». La idea es crear algoritmos que sigan siendo seguros, incluso si alguien tiene acceso a un ordenador cuántico. Como ves, una carrera contra el reloj donde el premio es, ni más ni menos, que mantener a salvo la ciberseguridad de todos.
Mientras tanto, las grandes empresas tecnológicas y los gobiernos están invirtiendo grandes cantidades en desarrollar estos ordenadores cuánticos. Por así decirlo, están corriendo para fabricar una gran arma sin estar del todo seguros de cómo se va a usar. Esto da pie a preguntas: ¿Quién tendrá acceso a esta tecnología? ¿Caerá en las manos equivocadas?
Pero no todo son malas noticias. La misma tecnología que amenaza con poner patas arriba la ciberseguridad también promete grandes avances en otros campos. Podría ayudar a encontrar curas para enfermedades, a crear inteligencias artificiales que parezcan sacadas de una película de ciencia ficción, o a resolver problemas medioambientales que hoy parecen imposibles.
Al final, la computación cuántica es directamente un arma de doble filo. Por un lado, abre la puerta a un futuro lleno de posibilidades alucinantes. Por otro, podría dejar tu vida digital al descubierto como nunca antes.
Lo que está claro es que el futuro cuántico ya no es cosa del mañana, está más o menos cerca. Y la gran pregunta es: ¿Estaremos listos cuando llegue? Porque viendo lo que está por llegar, la diferencia entre estar a salvo y que los ciberdelincuentes puedan acceder a todos los datos podría ser cuestión de un simple cálculo cuántico.
Fuente: computerhoy.com