Claves de la computación cuántica
Lleva 20 años de desarrollo y resolverá problemas que hoy son de imposible solución.
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