PODRÍA SER 2017 EL AÑO DE LA COMPUTACIÓN CUÁNTICA

Este 2017 podría ser el año en que la computación cuántica deje los muros de los laboratorios para empezar a formar parte de la vida cotidiana, tal como lo ha sido el camino de la computación de lenguaje binario que hoy manipulamos en nuestra casa, escuela u oficina.

Aunque son varios los países, las instituciones y los investigadores, algunos en conjunto, otros separados, que han desarrollado desde hace un par de décadas la computación cuántica, los gigantes informáticos Google y Microsoft son quienes prometen iniciar el lento pero irreversible proceso de "masificación" de la computación cuántica este año.

No significa que mañana se podrá ir a una tienda por una computadora cuántica, porque además de que prácticamente nadie podría adquirirla por su costo millonario, tampoco sabríamos qué hacer con ella; sin embargo iniciará el proceso de otras tecnologías a la que el público gradualmente ha teniendo acceso, quizás como ha ocurrido con el automóvil, la radio, la televisión, la computadora personal, la computadota portátil, la telefonía celular, etc.

Las aplicaciones de la computación cuántica en principio podrán estar destinadas a desarrollos científicos como simulaciones de pruebas nucleares sin necesidad de explosiones, estudios de aerodinámica sin necesidad de túneles de viento, a la economía, la demografía, etc.

La computación clásica

La computación actual (conocida como "computación clásica") parten de una unidad básica de información llamada Bit, que sirve para llevar a cabo algorítmos que realizan un número determinado de cálculos a través del código binario (0 y 1). Es el lenguaje con el que se programan las funciones y operaciones de las computadoras que conocemos actualmente.

Tal lenguaje se aloja en un sistema físico llamado hardware (procesador, disco duro, memoria RAM) y se despliega en un programa que tiene funciones para trabajos específicos, se conoce como software.

La computación cuántica

Si computación clásica opera con principios de la física clásica, la computación cuántica opera con principios de la física cuántica, de ahí su nombre. Si la computación clásica emplea el Bit como unidad de información, el Qubit es la unidad de la computación cuántica.

La diferencia estriba en que el qubit es capaz de realizar tareas mucho más complejas que el bit no puede realizar. El bit, trabaja con determinados niveles de voltaje eléctrico, en tanto que el qubit trabaja a nivel de cuanto. Esto significa que si el bit sólo puede tomar un valor en el código binario: cero o uno, el qubit puede ser 0, 1 y 1, 0 al mismo tiempo, esto en mecánica cuántica se conoce como superposición cuántica porque logra todos los estados posibles de manera simultánea.

Crear una simulación del mundo real es imposible para la computación clásica por la cantidad de procesamiento de información. Para la computación cuántica esto no representa problema. Y no hablamos sólo de capacidad en la memoria RAM y en el disco duro, sino de un paradigma de procesamiento de información distinto y más poderoso.

Por cierto, ¿cómo te imaginas una computadora cuántica? Algunos seguramente imaginarán un espacio enfrente donde se despliegan objetos holográficos suspendidos y que manipulan con los movimientos de tus manos, muy al estilo Hollywood. En realidad, es algo muy diferente a los que hemos conocido. Para no entrar en honduras técnicas, te presentamos una imagen de la D::Wave 2x, una de las pocas computadoras cuánticas que existen actualmente en el mundo.

El poder de la computadora cuántica

En 2014, Google comenzó a trabajar en una forma de computación cuántica que aprovecha la superconductividad. La compañía espera que este año esa tecnología realice los primero algoritmos que supera incluso las capacidades de las supercomputadoras “clásicas” más poderosas. 

Un equipo de investigadores de la Universidad de Yale dirigido por el físico John Martinis planea usar un algoritmo que se ejecuta en un ordenador cuántico de 50 qubits; se estima que ésta máquina realizaría cálculos a un ritmo que incluso las supercomputadoras clásicas más grandes no serían capaces de mantener.

Para darse una idea diremos que la D-Wave 2x, de 1000 qubits, propiedad de la NASA y Google realiza los cálculos 108 millones de veces más rápido que la mejor computadora tradicional de la actualidad; por supuesto que su costo es millones de veces más caro (11 millones de euros).

Con las computadoras cuánticas, además de efectuar simulaciones más complejas, podrían también calcular patrones climáticos o simulaciones moleculares en muy poco tiempo, sin pensar en los avances que se lograrían en todas las áreas ciantíficas, sociales y económicas.

Uno de los retos técnicos más grandes que tienen en frente quienes están desarrollando las computadoras cuánticas es estabilizar su funcionamiento a través de enfriamiento de los circuitos que requieren una temperatura casi igual al cero absoluto, que es la más baja posible ( -273°C). Una variación en este factor afectaría el cálculo de la computadora.


En pos de la “supremacía cuántica”.

El panorama de la computación cuántica en los start-ups también se está calentando. Christopher Monroe, científico de la Universidad de Maryland que trabaja para Google, planea comenzar a generar resultados, fuera del laboratorio, este año.

Monroe espera alcanzar la supremacía cuántica muy pronto. La puesta en marcha pretende construir máquinas que tengan 32 o incluso 64 qubits, y la tecnología de trampa de iones permitirá que sus diseños sean más flexibles y escalables que los circuitos superconductores.

Su rival comercial, Microsoft, ataca distintos flancos de la computación cuántica con varios proyectos de investigación, de los cuales el desarrollo conocido como computación cuántica topológica es el más prometedor. Se espera que este año realice la primera demostración de esta tecnología, acompañado con hardware y software creado por la propia compañía.

Microsoft ya tiene en la mira aplicar sus desarrollos en la producción de fertilizantes, baterías orgánicas y el cambio climático. 

Por su lado IBM anunció el año pasado en que trataba en un prototipo funcional con un procesador 20 veces más rápido que las actuales. También ha abierto a usuarios especializados el uso de su computadora cuántica, previo registro; no es difícil suponer que se trate de una manera de captar talentos que contribuyan a sus proyectos.

También Quantum Circuits está enfocado en la fabricación de máquinas con errores totalmente corregidos desde el principio. Esto requiere construir más qubits, pero las máquinas también podrían ejecutar algoritmos cuánticos más sofisticados.

Conclusión

La tecnología es buena, qué duda cabe; quizás se convierte en problema según en manos de quién está. La promesa de que será ocupado para investigación y desarrollo de soluciones en la medicina, la economía, la produción de energía y alimentos debería tenernos tranquilos, sin embargo la historia nos ha mostrado otra cosa. 

El hecho de que por el momento Google y Microsoft dominen en la escena de la computación cuántica podrían no ser muy favorables pues es muy probable que la informática cuántica mantenga el actual derrotero en el que, por lo menos, prevalece la elitización de la tecnología y la obsolescencia administrada. 

Recuérdese que siempre hay ases escondidos bajo la manga, pues pecaríamos de inocentes si creyésemos que lo que anuncian es todo lo que tienen. Recordemos también, que la industria militar, por ejemplo, ha sido precursor de muchos desarrollos técnicos y científicos, como el propio internet.

Se sabe que para lograr sus objetivos, las multinacionales y los gobiernos compran talentos y cerebros según convengan a slas necesidades de la compañía. John Martinis, un físico que se ha destacado por sus progresos en la computación cuántica, trabajó en la Universidad de California, hasta que en 2014 Google lo contrató a él y a su grupo de investigación, con la idea de aprovechar la madurez de la tecnología superconductora lograda por Martinis para establecer la supremacía cuántica de la multinacional.

Como sea, el futuro será todo, menos aburrido; los avances técnológicos en robótica, en nanotecnología, los hallazgos en la investigación derivada de la colisión de partículas, la computación cuántica, entre otros, están dando forma al rostro de la sociedad futura, determinando su rumbo y su ritmo. 

La pregunta que surge es, ¿el papel que jugaremos los seres humanos simples, será el mismo que hasta ahora hemos jugado?