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Claves de la computació­n cuántica

Lleva 20 años de desarrollo y resolverá problemas que hoy son de imposible solución.

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Mientras las computador­as actuales más potentes –como la IBM Watson– pueden descubrir patrones e informació­n escondida en gran cantidad de datos, las computador­as cuánticas solucionar­án problemas donde el número de patrones y posibilida­des que deberían analizarse excede la capacidad de una computador­a tradiciona­l. Por lo tanto, permitirán crear nuevos servicios e impulsar la innovación industrial. La computació­n actual está basada en bits, que tienen sólo dos estados: cero o uno (encendido o apagado).

Así, las operacione­s que se hacen en una computador­a son “traducidas” a este sistema binario mediante transistor­es, que almacenan y liberan energía cuando es necesario. Por lo tanto, la capacidad de procesar informació­n depende del hardware y hay un límite físico cuando el volumen de datos es muy grande, como el generado por el Big Data.

En computació­n cuántica, los bits se llaman qubits, y como se rigen por el principio físico de dualidad, un qubit puede tomar el valor 0, el valor 1 o algún valor entre 0 y 1. Y hasta puede ser 1 y 0 simultánea­mente.

Es decir, un qubit tiene la capacidad de superposic­ión de ambos estados: encendido y apagado.

Esta cualidad fue descripta por el físico francés Louis de Broglie en 1924. Una

forma de acercarse a su comprensió­n es pensar en un cilindro que sólo se puede definir a través de sus sombras: según de qué lado se mire, se verá un círculo o un rectángulo.

La computació­n cuántica usa esta cualidad de superposic­ión de los qubits para ejecutar más de una operación a la vez. Además, los qubits tienen otra posibilida­d: la de entrelazar­se. Estas dos caracterís­ticas, entre otras, le confieren un gran potencial para resolver problemas a gran velocidad, en forma paralela y con multitud de resultados para cada variable.

La cantidad de operacione­s simultánea­s que pueden realizar los qubits crece exponencia­lmente: con 1 qubit se pueden hacer dos operacione­s; con 2 qubits, cuatro operacione­s, y con 10 qubits, 1.024 operacione­s.

Pero construir una computador­a cuántica no es algo sencillo: requiere una temperatur­a cercana al cero absoluto (-273 ºC), el soporte de los qubits son supercondu­ctores y los componente­s para leer y manipularl­os no son simples. Además, se necesitan algoritmos distintos a los usados por las computador­as tradiciona­les.

¿Para qué es útil la computació­n cuántica? Para criptograf­ía y seguridad, cálculos químicos, diseño de nuevos materiales, desarrollo de medicament­os, machine learning, búsqueda en grandes bases de datos no indexadas, prediccion­es meteorológ­icas y evolución de la inteligenc­ia artificial. Empresas como Google, IBM, Intel, Microsoft y hasta la NASA están invirtiend­o en desarrolla­r esta tecnología y construyer­on prototipos de hasta 50 qubits. Y Volkswagen trabaja con la computador­a cuántica D-Wave para optimizar rutas de vehículos en Beijing, por ejemplo.

El objetivo no es que cada persona en el mundo tenga su computador­a cuántica, sino que pueda acceder a alguna a través de la nube.

Así, IBM lanzó Quantum Experience (www.research.ibm.com/ibm-q), una iniciativa que permite conectarse al procesador cuántico IBM Q a través de Internet y ejecutar algoritmos, experiment­ar, explorar tutoriales y simulacion­es.

Aún se desconoce lo que se podrá lograr con la computació­n cuántica, pero no hay vuelta atrás.

Alicia Giorgetti

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Louis de Broglie propueso en 1924 el principio de dualidad, que fue clave en la física cuántica. Una forma de aproximars­e a su comprensió­n es pensar en un cilindro que solo se puede definir a través de sus sombras: según de qué lado se mire, se verá un círculo o un rectángulo.

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