Cla­ves de la compu­tación cuán­ti­ca

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

Pymes - - DICCIONARIO -

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

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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