Por Roxana González | Periodista
Computación cuántica es una nueva forma de procesar la información que está basada en la física cuántica y sus aplicaciones podrían traer múltiples beneficios tanto para lograr mejores desarrollos en salud como para optimizar la navegación en la web.
Para entender el alcance de esta tecnología, primero es necesario comprender la informática tradicional. En una computadora como las que conocemos, los datos están representados en bits, que pueden ser unos o ceros; en tanto que un bit cuántico o qubit tiene una identidad más fluida y no binaria, porque puede representar una superposición de unos y ceros, con cierta cantidad de probabilidades vinculadas a cero y otras tantas, a uno. Por ejemplo, un qubit puede tener un 80 por ciento de ser cero y un 20 por ciento de ser uno.
Esta posibilidad de contener dos estados en simultáneo sirve, por ejemplo, para crear cifrados dinámicos, ideales para tener sistemas más seguros y fiables. Un cifrado de este tipo sería imposible (al menos hasta el momento) de hackear. Si se tiene en cuenta que hoy en día hay unos 17.000 millones de dispositivos conectados y que la ciberseguridad es uno de los desafíos más grandes en el mundo digital, sin dudas la criptografía cuántica tendría un notable impacto.
En el ámbito científico también sería de enorme utilidad la computación cuántica. Hoy en día lograr diseñar y analizar moléculas resulta muy complejo ya que las características de una molécula son difíciles de procesar para una computadora común, pero estos obstáculos serían fácilmente derribados dentro de la computación cuántica y derivaría en el desarrollo de mejores soluciones y curas en el terreno de la salud.
La computación cuántica, gracias a la superposición de estados, puede ejecutar más de un cómputo a la vez. Esto asegura mayor velocidad de procesamiento, otro aspecto que será vital para el futuro de la informática.
Otra aplicación de esta tecnología es la teletransportación de información, porque cuando ocurre un cambio en una partícula cuántica, esa modificación impacta automáticamente en otra.
Para comprender esto hay que hablar del entrelazamiento cuántico, una propiedad de la física cuántica que se resume del siguiente modo: cuando una partícula (fotón) está en un estado, la otra partícula con la que está entrelazada está en otro estado y al modificar uno de los estados, automáticamente cambia el otro.
Gracias a esta propiedad, se puede inferir que la teletransportación cuántica será un punto clave a la hora compartir información de forma instantánea entre diferentes computadoras.
En 2017, un equipo chino logró un entrelazamiento de fotones entre dos estaciones de recepción separadas entre sí por 1200 kilómetros. Por medio de un láser ultravioleta y un sistema de lentes, el satélite Micius generaba pares de fotones entrelazados y los mandaba hacia las estaciones a un ritmo de 5,9 pares por segundo.
Los investigadores emplearon una estación en la cordillera del Himalaya, a 4000 metros de altura, para minimizar las interferencias de la atmósfera. Desde allí crearon la pareja de fotones entrelazados cuánticamente. Enviaron uno al satélite y luego modificaron las propiedades de esa partícula. Al hacerlo, observaron que aquella con la que estaba entrelazada y que había permanecido en la Tierra también se modificaba.
Cuándo surgió esta idea
La idea de computación cuántica surgió en 1981 de la mano de Paul Benioff, quien propuso su teoría para aprovechar las leyes cuánticas en el mundo de la computación. Uno de los aspectos que más se destacó fue la capacidad que ofrecería este sistema.
Cabe destacar que una computadora cuántica de 30 qubits equivaldría a un procesador convencional de 10 teraflops (que son 10 millones de millones de operaciones en coma flotante por segundo).
Un punto clave a la hora de pensar en la computación cuántica es pensar en equipos que estén aislados del entorno para conservar las condiciones necesarias para su correcto funcionamiento. Es fundamental asegurar que el equipo se preserve a una temperatura de -273ºC, y que esté conservado en condiciones de vacío donde un átomo externo no pueda modificar las partículas.
Estas condiciones son necesarias para que no haya un cambio de estado cuántico de forma espontánea por interferencia del exterior. Otro punto clave es que este tipo de máquinas son difíciles de programar porque no se han desarrollado suficientes algoritmos cuánticos capaces de aprovechar al máximo la capacidad de estos súper equipos.
Por ahora se viene trabajando en diferentes proyectos de equipos cuánticos. Intel, por ejemplo, ha desarrollado junto al Instituto de Investigación en Cuántica de la Universidad Tecnológica de Delft, en Holanda, una computadora cuántica de 49 qubits.
En este equipo no hay memoria ni disco duro sino un procesador que hace llegar las señales de microondas para producir los estados de los qubits. Lo más importante aquí, como ya se mencionó anteriormente, es el sistema que se encarga de mantener el nivel de frío necesario en la zona del procesador.
Todo lo que se hizo con ese equipo es un proyecto que busca asentar las bases de lo que será el futuro de la computación. El que más avanzado está en la búsqueda futurista es IBM que durante la última feria de tecnología CES presentó su primera computadora cuántica comercial de 20 qubits.
La System One de la línea IBM Q combina la capacidad de cómputo tradicional y binaria con la computación cuántica. Se trata de un cubo de cristal hermético que tiene más de dos metros de altura. Es enorme, como las primeras computadoras tradicionales. No se puede trasladar: es necesario que se mantenga en un sitio para operar. Ese sitio será el IBM Q Quantum Computation Center, que se inaugurará a fin de año en Nueva York. Hoy en día, quienes quieran utilizar la capacidad de cómputo de este equipo tienen que contratar los servicios desde allí, pero no tendrán la computadora en su espacio de trabajo.
IBM ya hizo otra computadora de laboratorio de 50 qubits y la de Google llega a los 72 qubits. La diferencia con este equipo que presentó ahora IBM es que se podría utilizar a nivel comercial para procesar grandes cálculos.
