Ciencia y Computación    

Cómo cambiarán las computadoras cuánticas el mundo



La computación cuántica es mucho más que un nuevo nombre. Gigantes tecnológicos como IBM, Google o Microsoft realizan importantes inversiones para el desarrollo de la computación cuántica y para ser los primeros en lanzar una computadora cuántica comercial y universal. Estos nuevos equipos tendrían capacidades infinitamente mayores que las computadoras actuales. Las computadoras cuánticas cambiarán la manera en que hacemos casi cualquier cosa.

¿Qué son las computadoras cuánticas?

La unidad básica de información que se maneja en la computación clásica es el bit. El bit puede representar dos valores cualesquiera, como “verdadero” o “falso”, “abierto” o “cerrado”, etcétera. Cada valor se asocia a uno de los dos estados que puede adoptar un transistor: encendido (1) o apagado (0). La combinación de bits permite realizar operaciones lógicas (AND, NOT, OR) y representar más valores, del estilo “si ocurre esto, entonces significa esto otro”. Con la unión de varios bits podemos representar números, operaciones y palabras. A partir de este sistema binario, se construye todo el universo digital que conocemos.

Cuanto más pequeños se hagan los transistores, mayor será su número dentro del chip. Se pueden hacer más operaciones y la potencia del procesador aumenta. El problema viene cuando el tamaño de los transistores llega a la escala del nanómetro (la milmillonésima parte de un metro), puesto que nos acercamos al rango molecular y atómico. En términos asequibles, existe el riesgo de que los electrones no permanezcan en los canales por los que deben circular. Se llama efecto túnel, y supone el límite de la computación tradicional.

Una computadora cuántica no trabaja con transistores, sino con partículas cuánticas. La unidad mínima de información ya no es el bit, sino el bit cuántico, qubit o cúbit. Simplificándolo mucho, es como lanzar una moneda. Cuando llegue al suelo, saldrá cara o cruz, pero mientras está girando en el aire es cara y cruz a la vez. Esto implica una cantidad significativamente mayor de cálculos posibles en el mismo tiempo. La particularidad de los cúbits para “ser” dos cosas permite plantear múltiples soluciones de un cálculo a la vez. No siguen la lógica binaria de los bits, es decir, “si ocurre una cosa, haz esto; si ocurre otra cosa, haz esto otro”. Los qubits hacen ambas cosas al mismo tiempo, y reproducen el resultado óptimo cuando se les observa de la forma adecuada.

Ya se han construido computadoras cuánticas. El problema viene con las condiciones de trabajo, el equipo necesita trabajar en vacío y a temperaturas cercanas al cero absoluto, algo que todavía no podemos reproducir en nuestras casas. Esta nueva experiencia necesita reajuste y reaprendizaje, para adaptarse al funcionamiento del entorno cuántico.

Pero los progresos en este campo son extraordinarios. El año pasado, IBM ya disponía de una computadora cuántica comercial de 20 cúbits, y presentó un prototipo de 50 qubits capaz de alcanzar los 90 microsegundos de coherencia. El objetivo es reproducir un sistema universal con coherencia ilimitada y capaz de corregir errores. Y, en tecnología, lo que hoy parece imposible puede estar al alcance de la mano en una simple década.

A pesar de los hitos que aún quedan por alcanzar, el horizonte es la supremacía cuántica. La supremacía cuántica es el punto en el que una computadora cuántica puede procesar información y realizar cálculos imposibles para una computadora binaria. Las computadoras cuánticas ya se están utilizando en la investigación actual, gracias a los progresos de empresas como IBM o D-Wave Systems. Seguridad en la nube, criptografía, cálculos financieros… Estos usos permiten predecir el modo en que la computación cuántica cambiará nuestro futuro.

Las técnicas actuales de cifrado se volverán obsoletas, los sistemas informáticos domésticos e institucionales se volverán más vulnerables, también se está trabajando en sistemas de cifrado cuántico, como la distribución cuántica de claves.

La potencia de cálculo de las computadoras cuánticas permitirá analizar grandes cantidades de datos, lo que mejorará el rendimiento de las inteligencias artificiales. Su capacidad para aprender y autocorregirse se multiplicará. Esto ayudará a la expansión industrial, y hará la tecnología más intuitiva.

La industria farmacéutica y química necesita evaluar combinaciones de interacciones moleculares para determinar si un medicamento es efectivo y seguro. Con estos nuevos equipos el proceso de viabilidad de un fármaco se hará mucho más corto. Además, se podría secuenciar y analizar la carga genética de una persona, lo que permitiría tratamientos personalizados. Estos son solo algunos de los avances que traerá la computación cuántica. Aún no se sabe cuándo podremos trabajar con chips cuánticos en casa, pero notaremos su influencia en nuestro día a día aunque no entendamos por qué.

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