Preguntas y respuestas sobre la computación cuántica, la próxima gran revolución tecnológica

Estamos ante la potencialmente mayor revolución tecnológica de este siglo. La inteligencia artificial dará un salto de gigante con la llegada de los primeros PC cuánticos de 50 qubits, en los próximos años.

Abril de 2016. Un periodista bromeaba durante el turno de preguntas al primer ministro de Canadá, Justin Trudeau: «Iba a pedirle que explicara la computación cuántica pero…». Trudeau le interrumpió y las risas se tornaron en sorpresa. En menos de treinta segundos, el líder canadiense describió qué diferencia a los ordenadores cuánticos de los convencionales. Dio en la clave: «Permiten codificar mucha más información».

La computación cuántica es una aplicación de la física cuántica de enorme potencial a diez, veinte o treinta años vista. Estamos, probablemente, ante la mayor revolución tecnológica del siglo. ¿En qué consiste y qué será capaz de hacer? ¿Puede una ciencia abstracta como la física cuántica dar lugar a productos con un resultado predecible?

¿Qué es la mecánica cuántica y para qué sirve?

La mecánica cuántica es una teoría sobre el conocimiento científico del mundo. Está basada en una serie de postulados imposibles de verificar pero que, simplemente, cuadran. Hasta ahora, al menos, ninguna otra teoría ha conseguido rebatirlos.

Esta ciencia está más presente en nuestras vidas de lo que pensamos. «La mecánica cuántica sustenta una parte enorme del producto interior bruto de nuestro país», sostiene José Ignacio Latorre, catedrático de Física teórica en la Universidad de Barcelona, investigador en el Center for Quantum Technologies de Singapur y autor del libro Cuántica. Tu futuro en juego (ed. Ariel, 2017).

El GPS, la resonancia magnética y hasta nuestros móviles aplican los principios cuánticos. «Los chips que se hallan en su interior están formados por transistores basados en principios de mecánica cuántica. Son el corazón del teléfono. Además, fueron impresos con luz láser. Un láser es un haz de partículas de luz que mantienen la coherencia cuántica entre ellas», expone Latorre en su libro.

¿Qué es un ordenador cuántico?

En un ordenador cuántico, un solo procesador sería capaz de realizar cálculos específicos «más rápidamente que todos los ordenadores clásicos de la Tierra juntos trabajando durante toda la edad del universo», afirma Latorre. Esto es así porque es capaz de procesar todas las respuestas posibles a un problema, a la vez. En otras palabras, un ordenador cuántico consiste en un ordenador «masivamente paralelo».

¿Está preparada la tecnología?

Han pasado 26 años desde que se postulara la primera teoría de cómo un ordenador cuántico podría descifrar la criptografía RSA. Pero no ha sido hasta los últimos tiempos que se han desarrollado los primeros prototipos, todavía primitivos e incapaces de factorizar grandes números.

Hoy, una compañía canadiense D-Wave Systems produce las primeras unidades que van a parar a manos de Google, NASA o Lockheed Martin, que las emplean como instrumento de experimentación. En mayo del año pasado, IBM puso en funcionamiento el primer ordenador de cinco qubits (sistemas cuánticos elementales) en la nube. Su objetivo es, «en los próximos años», crear los primeros ordenadores de 50 qubits, «una potencia imposible de simular por los supercomputadores actuales. Esta escala permitiría al sistema cuántico gestionar cuestiones de mayor complejidad», dice Antonio Córcoles González, científico de IBM Research.

Pero queda mucho por hacer, empezando por encontrar un consenso sobre cuál será el soporte físico ideal para construir qubits. «Los ordenadores cuánticos aún tardarán en llegar a los catálogos comerciales. Veinte años es un plazo razonable, a pesar del esfuerzo de grandes compañías como Google o IBM, que están trabajando en este campo», calcula José Miguel Azkoitia, director de desarrollo de negocio de Salud de Tecnalia.

«Conocemos la teoría sobre cómo debería funcionar un computador cuántico, pero el reto es llevarlo a la práctica. Manejarse con las tecnologías actuales en campo de la mecánica cuántica no resulta obvio, pero llegará el día en que la computación cuántica sea una realidad y nos olvidemos de los ‘0’ y ‘1’ de nuestro viejo ordenador», asegura Azkoitia.

Los expertos creen que durante muchos años, convivirán la computación clásica y la cuántica. La primera se encargaría de ejecutar las tareas ordinarias, mientras que la cuántica realizaría los cálculos paralelos, allá donde fueran necesarios. «Los ordenadores cuánticos no son de propósito general. Solamente tiene sentido utilizarlos para resolver problemas que superen un cierto grado de complejidad», opina Córcoles.

¿Para qué servirá?

Las aplicaciones de estos ordenadores son múltiples: «El área de los materiales, la química, las ciencias de la vida… Todos aquellos procesos en los que el modelo constituyente sean átomos y moléculas. Gracias a los ordenadores cuánticos se podrán estudiar estos sistemas y combinarlos para crear nuevos materiales», adelanta Darío Gil, vicepresidente de Ciencia y Tecnología de IBM.

Una de las primeras y más prometedoras áreas de aplicación de la computación cuántica será la química. En una simple molécula de cafeína, el número de estados cuánticos en las moléculas crece tan rápido que ni toda la memoria de computación convencional que los científicos pudieran construir podría contenerlo.

La computación cuántica también llevará al descubrimiento de nuevas medicinas. Hay quien se atreve a vaticinar incluso el principio del fin del cáncer. Y en el campo de las finanzas, se cree que permitirá encontrar nuevas maneras de realizar modelizaciones de datos financieros y aislar factores de riesgo.

¿Hasta dónde llegará la inteligencia artificial?

«Las funciones que durante siglos hemos estado atribuyendo a la inteligencia humana no son más que problemas de cálculo de mayor o menor grado de complejidad. El reconocimiento de voz, la correlación de memorias, la toma de decisiones…, todo tiene una esencia basada en pura computación», dice Latorre.

Para este académico, «el reto de los humanos es comprender y aceptar que seremos capaces de generar máquinas más potentes que nosotros mismos en todos los aspectos imaginables. Nuestras máquinas ya son más fuertes que nosotros. Perforan montañas, vuelan, viajan a la velocidad del sonido. El paso que ahora estamos construyendo es el de la inteligencia artificial básica. Las redes neuronales son capaces de clasificar imágenes, interpolar, predecir series y aprender patrones. El próximo paso ya en marcha habla de emociones. Entrenaremos redes neuronales para captar y reproducir emociones». Y concluye: «Nuestro mejor y peor enemigo será una inteligencia artificial».

Fuente: expansion.com