Actualmente en el mundo se generan inmensas cantidades de información, por lo que resulta cada vez más importante disponer de manera pronta con sistemas capaces de procesar a mayor velocidad dichos datos: para la comunidad científica el progreso de la computación cuántica es una de las herramientas con las que se puede realizar esta tarea.
Y es que con esta tecnología se pueden realizar en minutos u horas cálculos complejos que requerirían millones de años con las computadoras actuales.
Diferencias
La computación cuántica se diferencia de la computación clásica en el hecho de que explota las propiedades únicas de la mecánica cuántica, es decir, la superposición y el entrelazamiento, para realizar cálculos complejos a velocidades sin precedentes.
Si en las computadoras tradicionales la información se almacena y procesa en forma binaria, usando bits que representan 0 o 1, en los cuánticos se emplean bits cuánticos, o qubits, que pueden existir en múltiples estados simultáneamente debido al fenómeno de superposición, lo que permite que los computadores cuánticos realicen múltiples cálculos al mismo tiempo, aumentando enormemente su poder de cómputo. Como cada qubit puede existir en un estado de cero, uno o ambos simultáneamente, la capacidad de almacenar y procesar este nivel de información cuántica es un logro que incluso la computadora tradicional más rápida y potente no puede igualar.
Sin embargo, un computador cuántico no es una herramienta para uso popular ni cotidiano como una computadora personal (PC), sino que estas supercomputadoras son tan complejas, que solo tienen cabida hasta el momento en el ámbito corporativo, científico y tecnológico.
Desarrollos
En los últimos años algunas grandes empresas de tecnología como IBM, Microsoft, Intel o Google han logrado diversos desarrollos en esta rama. Por ejemplo, la última versión de la máquina de Google, el procesador cuántico Sycamore, actualmente tiene una potencia de 70 qubits, que representan un salto sustancial de los 53 qubits de su versión anterior o aproximadamente 241 millones de veces más capacidad.
Por su parte, la empresa IBM cuenta con el primer procesador cuántico con más de 100 qubits. Se trata de Eagle, un procesador cuántico de 127 qubits. Robert Sutor, uno de los directivos al frente de este esfuerzo, indica que “Eagle vuelve a demostrar el esfuerzo que IBM realiza en el terreno de la computación cuántica. Es una señal de dónde estamos y de todo lo que tenemos en camino”.
De hecho, IBM prometió que para 2025 lanzará una computadora cuántica mucho más práctica, con la que se podrían cubrir un amplio rango de aplicaciones que sobrepasarían los que se pueden plantear con este tipo de tecnología.
Para la ciencia el futuro de la computación cuántica ya está aquí: es una realidad incluso con sus limitaciones actuales.
Aplicaciones
Una de las aplicaciones más prometedoras de estos sistemas es simular el comportamiento de la materia a nivel molecular. Fabricantes de automóviles como Volkswagen o Daimler ya utilizan ordenadores cuánticos para simular la composición química de las baterías de los coches eléctricos para buscar maneras de mejorar su rendimiento. Y compañías farmacéuticas los emplean para analizar y comparar compuestos que podrían conducir a la creación de nuevos medicamentos.
Un ejemplo es la colaboración entre Accenture, la compañía de software cuántico 1Qbit y la biotecnológica Biogen, que diseñan entre las tres la primera aplicación cuántica de soluciones médicas para la esclerosis múltiple, el Alzheimer o el Parkinson.
Las máquinas son también excelentes para resolver problemas de optimización, ya que con su potencia de cálculo son capaces de analizar un gran número de posibles soluciones para cualquier problema. Como muestra está la compañía Airbus, que las utiliza para calcular rutas de ascenso y descenso más eficientes para sus aviones.
De igual forma, en las áreas de finanzas y economía ayudan a mejorar la optimización de carteras de inversión, el análisis de riesgos financieros y la simulación de mercados complejos. Estas capacidades son esenciales en la toma de decisiones financieras y en la predicción de resultados económicos.
En los campos de criptografía y seguridad las computadoras cuánticas desafían la criptografía actual, que se basa en algoritmos difíciles de romper para las computadoras clásicas. Los algoritmos de criptografía cuántica, como el intercambio seguro de claves cuánticas, proporcionan una seguridad mucho más sólida para la comunicación y la protección de datos.
Muchos investigadores ya destacan que la computación cuántica ayudará a desarrollar la Inteligencia Artificial (IA) a niveles inimaginables. Los algoritmos de aprendizaje automático y las redes neuronales se beneficiarán de la potencia de cálculo de esta tecnología cuántica acelerando la capacitación y el análisis de modelos de aprendizaje automático.
Áreas futuras de aplicación
La Inteligencia Artificial (IA) cuántica podría tener aplicaciones en la vida real en campos muy diversos, ayudando a tener avances en la química y ciencia de los materiales, la simulación climática, datos financieros, identificación de tendencias, realización de predicciones, evaluación de la gestión de riesgos y detección de fraude, así como algoritmos de cifrados seguros.
Estas son algunas industrias en las que podría aplicarse la IA cuántica:
Tareas de mejoramiento
Viajes y transporte.
Logística/cadena de suministro.
Infraestructura de red.
Control de tráfico aéreo.
Servicios financieros.
Simulación
Química.
Productos farmacéuticos.
Materiales.
Baterías eléctricas.
Aprendizaje automático
Muestreo.
Interacciones adaptables entre proveedor y cliente.
Apoyo a las decisiones.
Capacitación.