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Modelo de la  computadora cuántica de IBM Q System One, exhibida en el evento CES 2019 en Las Vegas, que se celebró el pasado mes de enero. (Shutterstock)
Modelo de la computadora cuántica de IBM Q System One, exhibida en el evento CES 2019 en Las Vegas, que se celebró el pasado mes de enero. (Shutterstock)

A primera vista, el artefacto parece más un candelabro futurístico con un armazón que se suspende del techo y un sinnúmero de cables interconectados a docenas de dispositivos. Pero su extraña apariencia encierra el poder de revolucionar áreas como la banca, energía, transportación y medicina, entre muchas otras.

Se trata de una computadora cuántica, o “quantum computer” en inglés. No simplemente es un sistema más rápido, sino que representa una manera completamente diferente de realizar cálculos y resolver problemas que son demasiado difíciles incluso para las supercomputadoras actuales.

“En los últimos dos años, varias compañías han lanzado computadoras cuánticas que se pueden acceder en línea”, explicó el doctor César Rodríguez Rosario, un físico teórico experto en el tema y que se desempeña como Director Científico en Strangeworks, una firma de desarrollo de software con sede en Austin, Texas. Entre estas compañías se encuentran gigantes como IBM, Google y Microsoft, así como las startups especializadas Rigetti Computing y D-Wave Systems. Para dar una idea del dinero que circula en este segmento, estas últimas startups han levantado unos $329 millones en capital a julio de este año, mientras que IBM ha estado invirtiendo en grande desde al menos julio de 2014, cuando anunció una inversión de tres mil millones.

Algunos de estos problemas que las “quantum” podrían resolver incluyen la simulación de interacciones entre moléculas para desarrollar medicamentos y generar modelos meteorológicos más efectivos. Al momento, las computadoras cuánticas que existen no son lo suficientemente poderosas como para poder atacar este tipo de problemas. No obstante, la alta competitividad entre los fabricantes de estas computadoras sigue avanzando la tecnología.

“Las computadoras cuánticas de ahora son muy limitadas y pequeñas”, indicó Rodríguez Rosario en entrevista con Negocios. “Hay muchos caballos y hay diferentes razones para apostarle a cada uno y nadie sabe cuál va a ganar, pero cuando gane uno, va a transformar todo dramáticamente”, añadió el físico nacido en Puerto Rico y radicado en Alemania.

Ante la pregunta de cuándo podríamos ver esta transformación, puede ser más pronto de lo que muchos se imaginan. Por ejemplo, se ha rumorado que Google presentará este año una computadora capaz de lograr una “supremacía cuántica”, es decir, realizar cálculos que las computadoras clásicas no pueden llevar a cabo.

Varias corporaciones apuestan a que esta transformación se logre pronto y están invirtiendo en la tecnología cuántica, incluyendo farmacéuticas como Unilever; financieras como JPMorgan Chase; petroleras como BP, Exxon-Mobil; gigantes aeroespaciales como Lockheed Martin y Airbus; contratistas de defensa como Raytheon y automotrices como Toyota, Honda y Volkswagen.

Igualmente, firmas como Strangeworks aguardan la llegada de la “era cuántica” para así desarrollar programas. “Habemos compañías que estamos enfocándonos en esa parte”, expresó Rodríguez Rosario. “Sea cual sea de las tecnologías que gane la carrera, estaremos listos para inmediatamente empezar a programarla”.

Un nuevo candado

Entre la gama de aplicaciones que las computadoras “quantum” podrán dominar, se prevé que la más inmediata será la de encriptación. Estos son los códigos que ayudan a proteger la información en tu tarjeta de crédito o aseguran la privacidad en los mensajes de chat.

“Una computadora cuántica eventualmente podrá romper toda la criptografía que existe ahora mismo”, sentenció Rodríguez Rosario. Esto ha llamado la atención incluso de gobiernos a nivel internacional. “Hay mucha política envuelta, en especial con los problemas económicos entre Estados Unidos y China, eso es uno de los componentes grandes”, indicó.

China supuestamente ha invertido unos $10,000 millones en un laboratorio de tecnología cuántica en la ciudad de Hefei, con miras a inaugurarlo en el 2020, según reportes. Mientras, los EE.UU. han mantenido sus inversiones en este campo bajo estricto secreto.

“Todo el mundo dice que con una computadora cuántica puedes abrir todos los candados, pero la tecnología cuántica también te permite hacer candados que no se pueden romper”, puntualizó el experto. “Al final, va a aumentar la privacidad y la seguridad”.

El poder del cúbit

El desarrollo de programas para las computadoras cuánticas no es tarea fácil. “La diferencia tradicional es que la lógica simbólica de unos y ceros no aplica”, explicó Rodríguez Rosario, refiriéndose a la unidad básica de información en las computadoras clásicas, llamadas bits. Todo lo que las computadoras trabajan y muestran en pantalla se puede reducir a una larga secuencia de ceros y unos. Por ejemplo, cada vez que ves la letra “a” en un texto, la computadora lo interpreta como la secuencia específica 01000001. Existen miles de millones de bits en una computadora promedio.

En contraste, la unidad básica de la computadora cuántica se llama cúbit, o “qubit” en inglés, y se rige por las reglas de la mecánica cuántica, una rama de la física que explica el comportamiento de partículas subatómicas como los electrones. A estas escalas extremadamente pequeñas, las partículas se comportan de una manera que, en nuestra cotidianidad, parecería sumamente extraña.

Una de las propiedades extrañas se llama superposición. Si un cúbit fuese una moneda, por ejemplo, el mismo podría ser cara o cruz, de la misma manera que un bit tradicional puede ser un cero o uno. Pero a diferencia de un bit, un cúbit puede ser cara y cruz al mismo tiempo.

“En Puerto Rico decimos ‘o te peinas o te haces rolos’. Las computadoras clásicas trabajan haciendo o una cosa o la otra, y pues una computadora cuántica puede hacer las dos cosas a la vez”, explicó Rodríguez Rosario. “Lo más poderoso es que cuando añades más cúbits, la capacidad de memoria crece exponencialmente. Una computadora cuántica puede guardar mucha más memoria que una clásica”, añadió el experto, quien cuenta con un bachillerato en Ingeniería de Computadoras del Recinto Universitario de Mayagüez (RUM) y un doctorado de la Universidad de Texas en Austin.

Retos en el tintero

A pesar del vasto poder que los cúbits representan, es todavía difícil usarlos efectivamente. “El problema es que la misma superposición que le da tanto poder a las computadoras cuánticas además hacen que sean muy frágiles”, dijo Rodríguez Rosario. “La batalla es mantener viva la superposición para tener suficiente tiempo para completar los cálculos”.

Una manera para estabilizar los cúbits es sometiéndolos a temperaturas extremadamente bajas, a veces hasta el cero absoluto (equivalente a 460 grados Fahrenheit bajo cero). Esto explica en parte el diseño peculiar de muchas de estas máquinas.

“En ese diseño de candelabro, el chip está en la puntita de abajo”, indicó el experto, quien es natural de Guaynabo. “Todo lo demás son máquinas de enfriamiento, las mejores del mundo”.

Mientras, los principales fabricantes siguen trabajando para aumentar la capacidad de sus respectivas computadoras cuánticas. Google, por ejemplo, ostenta una capacidad máxima de 72 cúbits, mientras que IBM promete 50 cúbits de desempeño. Sin embargo, “el número de cúbits no es la única métrica”, indicó Rodríguez Rosario. “Hay que ver también cuán interconectados están esos cúbits y cuántas operaciones pueden hacer cada uno”.

En cuanto al modelo de negocios que las computadoras cuánticas adoptarán, será uno de servicio. No se espera que cada quien tenga una en su teléfono móvil, al menos no en el futuro cercano. “La forma en que lo visualizamos ahora mismo, es como un servicio donde tienes un problema que es muy difícil para una computadora clásica”, dijo el experto. “Enviarías el problema a la cuántica por internet y te devuelve la respuesta”. Por lo pronto, la combinación de ceros y unos seguirá reinando, mientras las computadoras cuáticas llegan a su punto de madurez para abrirse al mercado.