COMPUTACIÓN CUÁNTICA

Su pro­me­sa es am­pliar la ca­pa­ci­dad de las má­qui­nas has­ta lí­mi­tes in­sos­pe­cha­dos, pe­ro ¿ten­drá apli­ca­cio­nes prác­ti­cas?

El Observador Fin de Semana - Cromo - - PORTADA - MATÍAS CASTRO

Es to­do cues­tión de fas­ci­nan­tes pro­me­sas tec­no­ló­gi­cas. Chips com­pues­tos de luz, compu­tado­ras que fun­cio­nan a -260 gra­dos, al­go­rit­mos que re­suel­ven pro­ble­mas 3.600 ve­ces más rá­pi­do que los de las má­qui­nas tra­di­cio­na­les, in­te­li­gen­cias ar­ti­fi­cia­les que apren­den a la ve­lo­ci­dad de un dios. To­do eso se­rá, o se­ría, asun­to pa­ra la computación cuántica, que se desa­rro­lla len­ta­men­te ha­ce tres dé­ca­das y se es­tu­dia tam­bién en Uru­guay.

La ley de Moo­re

La computación cuántica es el nom­bre po­pu­lar de lo que, en am­bien­tes cien­tí­fi­cos, se co­no­ce co­mo in­for­ma­ción cuántica. “Es la trans­mi­sión, al­ma­ce­na­mien­to y pro­ce­sa­mien­to he­chos con una computadora cuántica”, ex­pli­có Adria­na Au­yua­net, do­cen­te del Ins­ti­tu­to de Fí­si­ca de la Fa­cul­tad de In­ge­nie­ría de la Uni­ver­si­dad de la Re­pú­bli­ca. “Es un cam­po que une va­rias dis­ci­pli­nas, des­de la ma­te­má­ti­ca y la fí­si­ca has­ta la teo­ría de la computación”, aña­dió.

To­do em­pie­za con la lla­ma­da ley de Moo­re. Gor­don Moo­re, el in­ge­nie­ro es­ta­dou­ni­den­se que co­fun­dó In­tel, afir­mó en 1965 que la can­ti­dad de pro­ce­sa­do­res en un cir­cui­to in­te­gra­do se du­pli­ca­ría ca­da año. Lue­go re­vi­só es­te pos­tu­la­do y afir­mó que se du­pli­ca­ría ca­da dos años, co­sa que efec­ti­va­men­te ocu­rrió a lo lar­go de las si­guien­tes dé­ca­das gra­cias a que los cir­cui­tos se hi­cie­ron ca­da vez más pe­que­ños y po­de­ro­sos.

Se ha­bla de que, des­de 2012, es­ta reali­dad se ha ido des­ace­le­ran­do y pa­ra que se re­cu­pe­re el rit­mo se­rá ne­ce­sa­rio ape­lar a cir­cui­tos cons­trui­dos con otros ma­te­ria­les que no sean si­li­cio ni sus alea­cio­nes. In­tel e ins­ti­tu­cio­nes co­mo el MIT y la Uni­ver­si­dad de Te­xas tra­ba­jan so­bre es­to.

“Lo que su­ce­de es que aho­ra lle­ga­mos a lu­ga­res adon­de an­tes no lle­gá­ba­mos y tra­ba­ja­mos a es­ca­las mu­cho más pe­que­ñas. En la vi­da co­ti­dia­na no ves ca­sos en los cua­les no val­gan las le­yes de New­ton, pe­ro si te vas al mun­do mi­cros­có­pi­co no fun­cio­nan; lo que va­le es la me­cá­ni­ca cuántica. Allí las le­yes de com­por­ta­mien­to son otras”, re­la­tó Au­yua­net.

Bre­ve in­tro­duc­ción a la fí­si­ca cuántica

La me­cá­ni­ca cuántica es la fí­si­ca desa­rro­lla­da a lo lar­go del si­glo XX que com­ple­men­ta a la fí­si­ca tra­di­cio­nal, que es la que se en­se­ña en pri­ma­ria y se­cun­da­ria y que ri­ge a los ob­je­tos a par­tir de cier­to ta­ma­ño. La cuántica es la fí­si­ca que fun­cio­na en lo que es in­fi­ni­ta­men­te pe­que­ño, en lo que es la diez­mi­llo­né­si­ma par­te de un mi­lí­me­tro, es más bien pro­ba­bi­lís­ti­ca y re­quie­re cier­to gra­do de abs­trac­ción pa­ra ser en­ten­di­da.

La me­cá­ni­ca clá­si­ca go­bier­na la ma­yor par­te del mun­do que po­de­mos ver con nues­tros pro­pios ojos, co­mo lo que pa­sa cuan­do un au­to cho­ca con­tra un edi­fi­cio o qué tra­yec­to­ria si­gue una pe­lo­ta a ser lan­za­da. La me­cá­ni­ca cuántica, en cam­bio, des­cri­be el uni­ver­so subató­mi­co, es de­cir, el com­por­ta­mien­to de los pro­to­nes, los elec­tro­nes y los fo­to­nes. Las le­yes de la me­cá­ni­ca cuántica son muy di­fe­ren­tes de las de la me­cá­ni­ca clá­si­ca y pue­den te­ner re­sul­ta­dos ines­pe­ra­dos y con­tra­rios a la in­tui­ción, co­mo la idea de que un ob­je­to pue­da te­ner ma­sa ne­ga­ti­va.

“To­das las co­sas que pre­di­ce es­ta me­cá­ni­ca no las ve­mos al to­mar ob­je­tos co­ti­dia­nos”, sos­tu­vo Au­yua­net. “Si mi­do una me­sa una y otra vez, ob­ten­dré la mis­ma me­di­da; pe­ro si lo ha­go en el mun­do cuán­ti­co, eso no va a su­ce­der”, ex­pli­có.

En la vi­da co­rrien­te, es­ta­mos acos­tum­bra­dos a que las co­sas exis­tan en un es­ta­do de­fi­ni­do. Por ejem­plo, una lam­pa­ri­ta es­tá en­cen­di­da o apa­ga­da. Pe­ro en el uni­ver­so cuán­ti­co, los ob­je­tos pue­den exis­tir en lo que se de­no­mi­na una su­per­po­si­ción de es­ta­dos. A ni­vel ató­mi­co, una hi­po­té­ti­ca bom­bi­lla po­dría es­tar apa­ga­da y en­cen­di­da al mis­mo tiem­po.

Un cú­bit, o bit cuán­ti­co, es la uni­dad bá­si­ca de in­for­ma­ción pa­ra es­tos sis­te­mas, co­mo un bit lo es pa­ra la computación clá­si­ca. Un bit re­pre­sen­ta un ce­ro o un uno (pe­ro nun­ca am­bos al mis­mo tiem­po), pe­ro un cú­bit con­tie­ne a los dos, de mo­do que dos cú­bits pue­den re­pre­sen­tar cua­tro va­lo­res si­mul­tá­nea­men­te y 50 cú­bits pue­den re­pre­sen­tar 100.000 mi­llo­nes de va­lo­res a la vez. Es­te po­der de cálcu­lo so­lo se ha al­can­za­do en si­mu­la­cio­nes, aun­que las com­pa­ñías di­cen que es­tán muy cer­ca de con­se­guir­lo con sus compu­tado­ras cuán­ti­cas.

En com­pa­ra­ción, hoy en día las compu­tado­ras por­tá­ti­les tie­nen va­rios gi­gaby­tes de me­mo­ria RAM. Un gi­gaby­te equi­va­le a 1.000 mi­llo­nes de bits clá­si­cos.

Ba­rre­ra tec­no­ló­gi­ca

Pe­ro pa­ra to­do es­to hay una ba­rre­ra tec­no­ló­gi­ca: “Hay que con­tro­lar la in­ter­ac­ción con el am­bien­te. Mien­tras es­to no sea po­si­ble, los sis­te­mas cuán­ti­cos ter­mi­na­rán com­por­tán­do­se co­mo sis­te­mas clá­si­cos y se per­de­rán to­das las ven­ta­jas que es­tos sis­te­mas apor­tan con res­pec­to a la computación clá­si­ca”, di­jo Au­yua­net.

Las pro­pues­tas pa­ra mi­cro­chips ba­sa­dos en me­cá­ni­ca cuántica son dis­tin­tas. Hay al­gu­nos que ape­lan a sis­te­mas óp­ti­cos cuán­ti­cos, otros a ca­vi­da­des óp­ti­cas, a tram­pas de io­nes, a la re­so­nan­cia mag­né­ti­ca nu­clear o que

se apo­yan en se­mi­con­duc­to­res.

El es­pa­ñol Jor­ge Fran­ga­ni­llo, doc­tor en in­for­ma­ción y co­mu­ni­ca­ción, ase­gu­ró que, en la prác­ti­ca, las compu­tado­ras cuán­ti­cas no son úti­les pa­ra las ac­ti­vi­da­des co­ti­dia­nas que se rea­li­zan con compu­tado­ras y ce­lu­la­res tra­di­cio­na­les. “El ex­tra­ño com­por­ta­mien­to de los cú­bits re­quie­re pro­gra­mas in­for­má­ti­cos de­di­ca­dos”, ase­gu­ró en una no­ta pu­bli­ca­da en la web Thin­ke­pi.

“Si el or­de­na­dor cuán­ti­co es­tu­vie­se ge­ne­ra­li­za­do en la ac­tua­li­dad, se­ría in­ca­paz de rea­li­zar dos ta­reas dis­tin­tas co­mo, por ejem­plo, bus­car in­for­ma­ción en una ba­se de da­tos y des­com­po­ner un nú­me­ro en fac­to­res pri­mos. Y aun­que un or­de­na­dor cuán­ti­co pue­de ma­ne­jar otros al­go­rit­mos, no son la cla­se de al­go­rit­mos que re­sul­ta­rían úti­les pa­ra nues­tra vi­da dia­ria. A fal­ta de al­go­rit­mos de­di­ca­dos, la sin­gu­la­ri­dad de los cú­bits con­de­na al or­de­na­dor cuán­ti­co a con­ver­tir­se en una má­qui­na tan ‘len­ta’ co­mo un or­de­na­dor con­ven­cio­nal, o qui­zá más”, ex­pu­so.

Ch­ris­top­her Mon­roe, pro­fe­sor de la Uni­ver­si­dad de Mary­land y es­pe­cia­lis­ta en teo­ría de la in­for­ma­ción cuántica, di­jo al MIT Tech­no­logy Re­view que cree que en los pró­xi­mos 5 o 10 años ha­brá má­qui­nas su­fi­cien­te­men­te po­de­ro­sas co­mo pa­ra te­ner “apli­ca­cio­nes úti­les”.

“Mi in­tui­ción es que so­lo se en­con­tra­rán apli­ca­cio­nes cuán­ti­cas úti­les una vez que cons­tru­ya­mos má­qui­nas cuán­ti­cas que pue­dan ser uti­li­za­das por las per­so­nas que co­no­cen los pro­ble­mas di­fí­ci­les en lo­gís­ti­ca, mer­ca­dos eco­nó­mi­cos, re­co­no­ci­mien­to de pa­tro­nes y mo­de­la­do de ma­te­ria­les”, di­jo.

Las le­yes de la me­cá­ni­ca cuántica se pue­den em­plear pa­ra di­se­ñar sis­te­mas más se­gu­ros que sus equi­va­len­tes clá­si­cos en mu­chos sen­ti­dos. Por ejem­plo, la dis­tri­bu­ción cuántica de claves per­mi­te que dos par­tes com­par­tan un se­cre­to con el que no po­drá ha­cer­se nin­gún en­tro­me­ti­do, tan­to si uti­li­za una computadora clá­si­ca co­mo una cuántica. Es po­si­ble que en el fu­tu­ro es­tos sis­te­mas lle­guen a ser úti­les, bien de ma­ne­ra ge­ne­ral o en apli­ca­cio­nes más es­pe­cia­li­za­das. En to­do ca­so, un re­to de­ci­si­vo es con­se­guir que fun­cio­nen en el mun­do real y a gran­des dis­tan­cias.

La me­ta que más se pu­bli­ci­ta es la de la lla­ma­da su­pre­ma­cía cuántica, que es el pun­to en el que una computadora cuántica em­pe­za­ría a rea­li­zar cálcu­los mu­cho más com­ple­jos que los que ha­ce una computadora tra­di­cio­nal. Ese pun­to de su­pre­ma­cía se al­can­za­ría des­pués de los 49 cú­bits. Ac­tual­men­te el or­de­na­dor cuán­ti­co de IBM tie­ne 16 cú­bits, y Goo­gle ha pro­me­ti­do una computadora cuántica de 49 cú­bits. Un re­cien­te ar­tícu­lo de la pres­ti­gio­sa re­vis­ta cien­tí­fi­ca Na­tu­re de­cía que es­ta ca­rre­ra se ha em­pan­ta­na­do, ya que hay que te­ner en cuen­ta di­ver­sos fac­to­res pa­ra me­dir lo que real­men­te se­ría esa su­pre­ma­cía, o sea, el mo­men­to en que se so­bre­pa­se la computación tra­di­cio­nal.

“No creo que la su­pre­ma­cía cuántica re­pre­sen­te una mar­ca má­gi­ca que al­can­ce­mos pa­ra can­tar vic­to­ria”, de­cía el fí­si­co teó­ri­co Jay Gam­bet­ta, de la IBM. Ed­win Ped­nault, otro in­ves­ti­ga­dor de IBM, con­cluía que la su­pre­ma­cía cuántica “no de­be ser ma­lin­ter­pre­ta­da co­mo el mo­men­to en que la computación cuántica em­pie­ce a te­ner un im­pac­to eco­nó­mi­co y so­cial. To­da­vía hay mu­cha cien­cia y tra­ba­jo du­ro por de­lan­te”.

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