EL AÑO CERO DE LA ERA DE LA COMPUTACIÓN CUÁNTICA
GOOGLE AFIRMA QUE HA ALCANZADO LA ‘SUPREMACÍA CUÁNTICA’. HA DESARROLLADO UN ORDENADOR QUE HACE EN TRES MINUTOS Y VEINTE SEGUNDOS UN CÁLCULO QUE LE LLEVARÍA DIEZ MIL AÑOS A UNA MÁQUINA CONVENCIONAL.
En el mundo de la informática y la física teórica existe un concepto conocido como supremacía cuántica. La idea es sencilla: representa el momento en el que un ordenador cuántico –una máquina que no opera con la lógica binaria sobre la que se ha edificado la informática moderna, sino con estados superpuestos gobernados por las leyes de la física cuántica– será capaz de realizar tareas a una velocidad mucho mayor que una computadora tradicional. Ese momento ha llegado. Compañías como IBM y Google producen este tipo de equipos desde hace años, aunque no pueden medirse aún con los superordenadores convencionales, capaces de realizar cientos de miles de billones (con b, has leído bien) de operaciones por segundo. Sus ordenadores son cuánticos, sí, pero se consideran prototipos para universidades y centros de investigación con los que empezar a desarrollar las aplicaciones que tal vez en un futuro resultarán posibles gracias a máquinas similares pero mucho, mucho más potentes. Todo apunta, sin embargo, a que Google ha conseguido por primera vez superar los límites de la computación clásica con su última generación de ordenadores cuánticos. Según anunció la firma a finales del pasado septiembre, su procesador más avanzado ha hecho en tres minutos y veinte segundos un cálculo que a un ordenador tradicional le habría llevado unos diez mil años.
LA NUEVA MÁQUINA TIENE 53 CÚBITS.
Un cúbit es el equivalente cuántico a un bit, la unidad básica de información en la computación clásica. Un bit puede tener un valor de 1 o 0, y en esto se basa su capacidad de almacenar información. Sin embargo, un cúbit integra los fundamentos de la física cuántica, así que puede ser 1, 0, o 1 y 0 a la vez, de la misma forma que una partícula subatómica puede existir de forma simultánea en varios estados. Esta característica implica que los cúbits multiplican de forma exponencial el número de cálculos que se puede hacer con ellos, comparados con los bits. Los ingenieros de Google creen que su experimento “representa el primer cálculo que solo puede hacerse de forma realista en un ordenador cuántico”.
El cálculo en cuestión es una simulación probabilística muy específica, diseñada para esta máquina y con aplicaciones prácticas limitadas, pero si se logra validar el resultado, nos encontramos ante un momento histórico. Hay muchísimos problemas para los que la informática tradicional resulta una herramienta aceptable, pero no ideal. La simulación de complejos comportamientos químicos, como el plegado de proteínas, es uno de ellos. Demasiadas variables, demasiados factores a tener en cuenta incluso para moléculas relativamente simples. Con un ordenador capaz de completar muchísimas más operaciones por segundo, campos como la química, la medicina, el desarrollo de fármacos, la inteligencia artificial y la física de materiales podrían avanzar a un ritmo mucho más acelerado.
HASTA AHORA, LA IDEA DE UN ORDENADOR CUÁNTICO EFECTIVO
ni siquiera era aceptada por todos los expertos. Muchos pensaban que nunca sería posible desarrollar uno estable. La teoría de estas nuevas máquinas, desarrollada a lo largo de la década de los 80, era sólida, pero al ponerla en práctica la naturaleza de la mecánica cuántica complicaba demasiado las cosas. Los cúbits, como las partículas subatómicas afectadas por las leyes cuánticas, pueden sufrir un fenómeno llamado decoherencia, una degradación que los lleva a dejar de exhibir efectos cuánticos para pasar a tener un comportamiento clásico. Evitarlo y mantener los ordenadores cuánticos en un estado estable y sin que se produzcan errores resulta increíblemente complejo, y exponencialmente más complicado a medida que se añaden cúbits.
Esa barrera es la que Google parece haber derribado con su último desarrollo. Ahora, la pregunta de muchos especialistas es: ¿qué hay de la seguridad? ¿Que exista un ordenador cuántico que ha superado a uno convencional nos obliga a replantearnos toda nuestra tecnología de cifrado? La incógnita tiene todo el sentido. Durante años, se ha teorizado que uno de los usos de un ordenador cuántico sería el de ayudar a descifrar casi al instante toda la información que hoy se envía de forma segura por la Red o se almacena en nuestros equipos.
LA MAYORÍA DE LOS SISTEMAS CRIPTOGRÁFICOS SE APOYAN
en una técnica desarrollada en los años 70 por tres investigadores: Ron Rivest, Adi Shamir y Leonard Adleman. Utiliza la multiplicación de dos grandes números primos para generar la clave de cifrado. Esta técnica se conoce como RSA (por las siglas de los apellidos de sus creadores), y está presente en muchas de las cosas que hacemos a diario, desde visitar una web segura hasta pagar con una tarjeta de crédito o mandar un mensaje por WhatsApp.
El método RSA se basa en la idea de que la multiplicación de estos dos números primos es sencilla, pero su factorización (la descomposición en los números originales) es increíblemente compleja, una tarea que para cifras muy altas puede llevar miles de años con la capacidad de los ordenadores convencionales, y de ahí la robustez que hasta ahora han demostrado estos sistemas. La persona que cifra el mensaje y su destinatario conocen los números primos originales, pero un tercero que intercepte el mensaje no, y tardaría varias vidas en descifrarlo aplicando fuerza computacional bruta.
Pero con un ordenador cuántico, esos cálculos se vuelven triviales. Al menos en teoría. Una máquina con la suficiente potencia podría dar con esos números en segundos. La práctica, por suerte, es más compleja. Como explica el científico e informático Scott Aaronson, “los dispositivos que están construyendo Google, IBM y otros tienen entre 50 y 100 cúbits, y no cuentan con corrección de errores. Ejecutar el algoritmo de Shor (un algoritmo clásico para factorización de números enteros) para romper el criptosistema RSA requeriría varios miles de cúbits. Con los métodos conocidos de corrección de errores, eso podría traducirse en millones de cúbits. No creo que nadie esté cerca de eso, y no tenemos idea de cuánto tiempo llevará".
INCLUSO SI LLEGAMOS A DESARROLLAR
ordenadores cuánticos capaces de solucionar rápidamente este tipo de problemas, existen otros sistemas de cifrado que no se verían afectados por la naturaleza de estas máquinas y que serían igual de difíciles de descifrar que con las técnicas de la informática convencional. De momento, a este avance no hay que tenerle ningún miedo.