¿Qué se puede hacer (y qué no) con las computadoras cuánticas?

| 10 octubre, 2019

Computadora cuántica. Imagen: Pixabay.

Es importante porque: las computadoras cuánticas pueden resolver problemas antes imposibles de solucionar y las empresas ya están incorporando esta tecnología a sus operaciones.

Uno de los avances tecnológicos más importantes y que está en boga ahora son las computadoras cuánticas, la cual es la siguiente frontera después de la computación “básica”, que basa sus procesos en transistores, y que se ha visto restringida actualmente por la imposibilidad de hacer que estos sean más pequeños, limitando así su potencia de procesamiento.

Esta “innovación” no es una idea reciente, ya que empezó a plantearse desde los años setenta del Siglo XX por Richard Feynmann, del California Institute of Technology, de Pasadena, entre otros teóricos.

 

Pero, ¿qué es la computación cuántica?

Para empezar, hay que entender que la lógica de la computación actual se basa en un lenguaje binario de 0 y 1, donde los bits se “encendían” o “apagaban” como si se tratara de un interruptor, y toda la información se resumía a una secuencia de 0 y 1 para realizar sus funciones.

Esto cambia totalmente con las computadoras cuánticas, donde se utiliza una lógica basada en átomos, con la cual un átomo, o en este caso, un qubit, puede ser un 0, un 1, pero al mismo tiempo pueden ser ambos. Esto permite al ordenador dar una solución concreta a un problema al probar todas las posibilidades. El qubit, asimismo, tiene la capacidad de procesar mucha más información, ya que su potencia de procesamiento se incrementa.

Las computadoras cuánticas de diferencian de las convencionles porque emplean qubits en vez de bits. Imagen: CB Insights.

Para detectar las funciones de los qubits se utiliza un láser, el cual realiza las mediciones correspondientes, de las que se extraen los resultados de los cálculos y se procesan con ordenadores binarios.

De acuerdo con un White Paper de la consultora en tecnología CB Insights, existen tres tipos de computación cuántica, difiriendo la una de la otra por la capacidad de procesamiento -la cantidad de qubits- necesaria, la cantidad de aplicaciones posibles y el tiempo que llevaría convertirse en comercialmente viable:

  • Quantum Anealing: Es la mejor para resolver problemas de optimización, es decir, se usa para encontrar la mejor configuración posible entre muchas variables.
  • Quantum Simulation: Este tipo de simulaciones exploran problemas específicos en física cuántica que están más allá de la capacidad de los sistemas clásicos, ésta podría ser una de las aplicaciones más importantes de la computación cuántica.
  • Universal Quanting Computing: Esta sería la más potente, pero al mismo tiempo la más difícil de construir, ya que una computadora cuántica probablemente usaría de 100 mil a un millón de qubits, cuando en la actualidad no se pueden construir ni si quiera 128.
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Pero, ¿qué pueden hacer estas computadoras?

Pueden realizar una infinidad de cálculos mucho más complejos que incluso las supercomputadoras actuales son incapaces de hacer, como operaciones a nivel molecular para la elaboración de nuevos medicamentos o materiales. También pueden ser utilizadas para agilizar la logística, además de analizar y manejar de mejor manera los datos financieros y realizar la factorización de números grandes.

Mientras que entidades como Google, la NASA y D-Wave utilizan esta tecnología para mejorar la inteligencia artificial, el aprendizaje automático, así como las misiones robóticas en el espacio, la mejora en las búsquedas, el etiquetado de fotos y el reconocimiento de voz.

Y aunque mucho se rumoraba que las computadoras cuánticas dejarían obsoleta la ciberseguridad, por su capacidad de descifrar códigos, lo cierto es que pueden hacer lo contrario, reforzarla, y proteger aún mejor las comunicaciones.

Por otro lado, el fabricante aeroespacial Airbus, mediante un concurso (Airbus Quantum Computing Challenge), pretende optimizar la vida útil de sus aviones, así lo anunció en la convocatoria que anuncia su certamen.

El objetivo es: “explorar más a fondo las soluciones que pueden ofrecer las tecnologías cuánticas mediante el intercambio de conocimientos, datos y experiencias de procedencia interna y externa. Se han identificado cinco desafíos concretos en el campo de la física de vuelo que tienen una incidencia en todas las facetas de actividad de Airbus; desde el diseño y las operaciones, a las corrientes de ingresos de las aerolíneas. Con diversos grados de complejidad, las posibilidades abarcan desde la simple optimización del ascenso de los aviones a la más compleja mejora del diseño del cajón del ala”.

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Analizando los alcances de la computación cuántica, nos damos cuenta de que con ella se pueden resolver problemas que para los ordenadores “clásicos” eran imposibles de resolver y las posibilidades para esta tecnología llegan a ser infinitas, que incluso pueden pasar por campos como la agricultura, analizar de manera más eficiente los datos climatológicos, e incluso abundando en los temas computacionales actuales, se podría desarrollar una inteligencia artificial cuántica.

La computación cuántica está siendo adoptada por varios sectores, como el aeroespacial. Foto: Airbus.

¿Podrás comprar una computadora cuántica para hacer tus tareas o jugar un videojuego?

Lamentablemente, no. Estos aparatos necesitan condiciones estrictas y muy específicas para su funcionamiento, por lo que solamente laboratorios o grandes instituciones pueden tenerlos por el momento. Aunque ya ha sido lanzado al mercado por parte de IBM un computador de este tipo, el IBM Q System One.

No es el único ordenador de este tipo en existencia, ya que empresas como Google, Rigetti y D-Wave también han producido los suyos, pero no son para uso doméstico ya que, como dijimos antes, los equipos actuales necesitan condiciones muy específicas para su mantenimiento y esto dificulta tener uno de estos equipos en la sala o el cuarto de una casa.

Por el momento sólo grandes compañías como Volkswagen, JP Morgan Chase, ExxonMobil y Daimler han podido hacer uso de los servicios de estos computadores.

Y aunque no podamos poseer, por el momento, uno de estos equipos en nuestros hogares, podemos empezar a ser beneficiarios de su uso en distintos aspectos para los que ya empieza a utilizarse esta compleja tecnología.

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