Decía el famoso físico Richard Feynman: «Si piensa que entiende la mecánica cuántica… luego usted no comprende la mecánica cuántica». En verdad, aseguraba que ni siquiera él mismo llegaba a vislumbrar del todo claro las leyes del planeta microscópico, donde todo es y no es simultáneos. Pero A pesar de que Se trata de un campo absolutamente alejado de la razón intuitiva, en los últimos años está en boca de todo el mundo: conceptos Así tal como computación, comunicación o aun ‘supremacía’ seguido de la palabra ‘cuántica’ han despertado un inusitado interés, ocupando titulares de todo el mundo y erigiéndose Al idéntico que una promesa de la llegada de una tecnología disruptiva llamada a cambiar nuestro mundo: podrán ejecutar labores que a los ordenadores clásicos les costaría solucionar en millones de años en tan Sólo unos días, minutos o segundos, lo que en el mundo del Big Información, de la inteligencia artificial y de las máquinas capaces de aprender solas (el llamado ‘machine learning’) sería un salto increíble. Crear nuevos fármacos personalizados o bien predecir los movimientos de los mercados financieros y optimizar las inversiones serían posibles con estos equipos. Sin embargo Asimismo tiene inconvenientes: Algunas voces alertan de que, por poner un ejemplo, toda la ciberseguridad actual está ya amenazada por su imparable crecimiento. Luego, ¿qué hay realmente detrás de ella? ¿En qué punto nos encontramos? ¿Estamos frente una revolución inminente o posiblemente detrás hay una emoción exagerada? La primordial diferencia entre un ordenador cuántico y uno clásico es su sistema de comunicación, la base para transmitir información. Nuestros ordenadores se comunican entre ellos A través de ‘bits’, el lenguaje binario que, por complejos cálculos matemáticos, convierte la datos en unos y ceros. Aunque, en computación cuántica, los sistemas ‘hablan’ en ‘cúbits’, que pueden ser 1 y 0 simultáneos (por el mismo principio que rige al famoso gato Schrodinger, vivo y muerto al mismo tiempo), lo que multiplica exponencialmente el desempeño de esta tecnología. Y no Sólo eso: entre los cúbits se desencadena un fenómeno, llamado entrelazamiento cuántico, por el que los cúbits son capaces de ‘comunicarse’ entre sí a distancias enormes sin que exista nada, ningún canal de transmisión, lo que amplía aún más sus posibilidades. Pero, aún no tenemos el ‘hardware’ o bien las máquinas que puedan aprovechar de forma eficiente estas cualidades Una tecnología muy delicada y con equivocaciones Proyecto ENIAC, uno de los primeros ordenadores clásicos que podía llevar a cabo Múltiples funciones y ser reprogramado – U.S. Army Photo
«A mucha gente le agrada colocar la fotografía del ENIAC, ese superordenador de los años cuarenta que ocupaba una habitación», afirma Juan José García Ripoll, investigador dentro del conjunto de Datos cuántica y fundamentos de teoría cuántica del IFF-CSIC. «A mí A mí me parece ser que esa foto es un paso más avanzado de donde aún nos encontramos en computación cuántica. Estamos aún aprendiendo a hacer sumas». García Ripoll explica que la computación cuántica tiene dos frentes abiertos: Por un lado, hay que permanecer investigando en ciencia básica o bien algoritmos, que son algo De esta forma Al igual que los programas que puede elaborar un ordenador cuántico; y, por otro, la tecnología, En tanto que en seguida mismo preservar un cúbit apenas unos segundos requiere de una infraestructura casi prohibitiva: se usan circuitos superconductores muy sensibles que tienen que apoyar temperaturas increíblemente bajas, rondando los -272ºC, para que la disipación de energía no degrade la información cuántica. O BIEN deben estar sometidos a muy bajas presiones y, simultáneos, aislados del campo magnético terrestre. Si es que no se sostienen estos requisitos, se desencadena una falta de coherencia o decoherencia cuántica y se corrompen todas y cada una las operaciones. Es decir, el ordenador cuántico no funciona. «En diez años va a haber aplicaciones industriales. Y diez años no es tanto tiempo» «Es cierto que estamos en pañales, empezando a entrar en el sitio de la ingeniería», explica Sergio Boixo, jefe científico de teoría de la computación cuántica de Google. «Pero estar en pañales no significa que no vayamos a avanzar de manera rápida. En diez años habrá aplicaciones industriales. Y diez años no es tanto tiempo». Con las ideas de este ingeniero y matemático leonés nació la comunicado teórica de uno de los hitos más importantes (y mediáticos) del ámbito en los últimos años: la supremacía cuántica. A pesar de su nombre, Se trata de la demostración práctica de que un ordenador cuántico puede llevar a cabo una tarea que no podría solucionar el mejor superordenador clásico, o le costaría un tiempo tan amplio que no valdría la pena resolverlo con este sistema. Para ello, el gigante tecnológico con sede en Mountain View (California) creó un problema específico para la demostración: generar patrones en una serie de números aleatorios siguiendo una fórmula predeterminada. Según explicaban en el estudio publicado por la revista ‘Nature’ en octubre de 2019, el elenco cuántico tardaba apenas 200 segundos ante los 10.000 años empleados por el superordenador más potente de la temporada -si bien esta afirmación no estuvo exenta de polémica-. En seguida Google, con Boixo de nuevo a la cabeza, se afana por obtener un nuevo hito: conseguir un cúbit lógico y reducir equivocaciones, lo cual todos los expertos señalan Tal como el próximo escalón en la conquista de la computación cuántica. «Hasta ahora trabajamos con cúbits físicos en circuitos superconductores. El problema es que tienen errores. Para solucionarlo, y Si es que bien suene contradictorio, hay que juntar muchos cúbits físicos para que la redundancia provoque que la corrección de equivocaciones sea más eficiente que los propios errores que añades», explica Boixo. En otros términos, que al añadir cúbits físicos disminuyen los errores del cúbit lógico. «Y esto no se ha demostrado todavía», apunta, explicando que de Ambos tipos de equivocaciones que tiene el cúbit -que provocan que su ‘vida’ sea muy corta y apenas logre sobrevivir unos microsegundos- ya han podido solucionar por separado cada uno de ellos y están «cerca» de alcanzar la fórmula para corregir Ambos simultáneos. Una vez logrado este paso, lo próxima va a ser continuar introduciendo cúbits físicos hasta alcanzar un cúbit lógico sin errores. «Eso significará que el prototipo podrá ejecutar operaciones primero A lo largo de días, a continuación semanas, después meses… Y Así hasta la fecha en que construyamos un prototipo que dure encendido el tiempo que queramos, hasta que de manera directa demos al interruptor para apagar la luz». La idea es conseguir un ordenador cuántico de unos 1.000 o 2.000 cúbits lógicos; o bien sea, uno o bien dos millones de cúbits físicos. «En esta última fase tardaremos unos diez años, No obstante es bastante difícil decirlo». Del mismo modo que dato: el experimento de Google debía 53 cúbits físicos. Ecosistema cuántico «Si desarrollas el concepto sin involucrar a la sociedad, en el horario se lo muestres, la gente no va a saber utilizarlo» IBM, primordial competidor de Google en este área, tampoco quiere quedarse fuera de la carrera cuántica. Tras ser muy críticos con el logro de Google por la supremacía cuántica -afirmaban que su superordenador ‘Summit’ podía hacer lo mismo en un Solo par de días y medio-, A partir de la empresa comentan que sus objetivos no pasan por ahí, Sino más bien más bien que por construir una computadora cuántica de 1.000 cúbits en dos años. «Una vez consigamos eso, se abren muchas posibilidades», comenta Antonio Córcoles, estudioso del elenco cuántico de IBM Research en Yorktown Heights. De forma paralela, su pretensión es crear un ‘ecosistema cuántico’ en el que se haga participante de todos y cada uno de los adelantos en el tema a quien le pueda interesar: Desde organismos científicos a empresas. «La idea es crear una comunidad de investigadores, educadores, ingenieros y empresas que puedan trabajar en un Entorno donde el acceso a estas máquinas es posible y donde puedan aprender qué tipo de incidentes pueden reflejar en nuestras máquinas y qué tipo de resultados pueden lograr Según vamos todos avanzando». O BIEN sea, que exista una aplicación práctica. «Si desarrollas el concepto sin involucrar a la sociedad, en el horario se lo muestres, la gente no va a saber utilizarlo», señala Córcoles. Aplicaciones de la computación cuántica: ¿para qué usos concretos servirá? Inteligencia artificial Uno de los requisitos de la inteligencia artificial es poder analizar grandes Conjuntos de información. En la actualidad se ha generado una ingente cantidad de datos que muy frecuentemente los equipos clásicos son incapaces de conducir. Los ordenadores cuánticos permitirían analizar y gestionar más información en mucho menos tiempo. Machine Learning También, las computadoras cuánticas podrían potenciar el aprendizaje automático al permitir que los programas de inteligencia artificial busquen en estos mosntruosos Conjuntos de información elementos relacionados con la investigación médica, el comportamiento de los consumidores y los mercados financieros, y les den sentido. Aun que encuentren una lógica que la mente humana no ha sido capaz de detectar. Simulaciones biomédicas Actualmente, la creación de medicamentos implica años de experimentos de laboratorio Durante las fases de descubrimiento, clínica y pre-clínica. Con la capacidad computacional exponencialmente mayor de la computación cuántica, los expertos Creen que será posible simular con computadoras el efecto de diferentes compuestos químicos sobre organismos a nivel molecular. Esto permitiría diseñar nuevos medicamentos con los computadores de manera mucho más rápida y barata. Medicina ‘a medida’ El campo de la óptica cuántica, que investiga de qué forma la materia y la radiación interactúan a nivel cuántico, tiene potencial para llegar a controlar moléculas individuales por medio de la radiación que estas emiten y absorben, pudiendo alterarlas, modificarlas o bien incluso destruirlas. Se podría hacer lo mismo con las células cancerígenas y destruirlas sin perjudicar ninguna célula sana. Optimización Cada proceso puede poseer un sin número de variables, con las computadoras cuánticas una máquina puede ser capaz de conducir casi incontables permutaciones y combinaciones, lo que podría hacer avanzar el diseño y el análisis de sistemas de manera masiva. Por servirnos de un ejemplo, podría ser muy útil en el campo de la logística o bien la industria Normalmente. Finanzas La computación cuántica podría ayudar, por poner un ejemplo, a afinar las inversiones en bolsa teniendo en cuenta muchísimas más variables de las que permiten en seguida los ordenadores clásicos. Industria Química La industria química, por poner un ejemplo, puede trabajar para identificar un nuevo catalizador para fertilizantes que ayude a reducir emisiones de efecto invernadero y mejorar la producción mundial de alimentos. Esto requiere de modelaje de interacciones moleculares muy complejas para las computadoras clásicas, No obstante perfectas para las cuánticas. Nuevos materiales Una aplicación potencial es el desarrollo de los materiales superconductores más eficientes, que dejan Por su comunicado avanzar en el estudio de ordenadores más veloces y con mayor memoria, trenes de levitación magnética de alta velocidad y la posibilidad de generar energía eléctrica de forma más eficiente, por poner un ejemplo. ¿Revolución o bien fiasco? Porque el quid de la problemática está ahí: ¿va a ser verdaderamente la computación cuántica una revolución? Para José Ignacio Latorre, catedrático de Física teórica, actual director del Centro de Tecnologías Cuánticas de Singapur, y una figura de referencia A nivel mundial en la materia, la respuesta es un rotundo sí. Y, En verdad, ya está acá. «Estamos controlando la materia a nivel de electrones individuales, de fotones individuales, de iones individuales… y podemos codificar data en estos elementos tan básicos de la naturaleza y De la misma forma los operamos con lógica cuántica, lo cual ha abierto un universo de ocasiones y con determinado salto disruptivo de tecnología. Si es que logramos hacer más grande un ordenador cuántico y aplicar uno de los algoritmos que ya tenemos a nuestra disposición, concretamente el algoritmo de shor, eso pondría en jaque toda la ciberseguridad actual». Si es que bien, Latorre critica que todo esto haya creado un caldo de cultivo para que A partir de gobiernos a universidades, pasando por empresas, intenten justificar las potentes inversiones en el ámbito y se anuncien a bombo y platillo ciertos titulares que no se corresponden con la realidad. «Eso ha dado lugar a algo que no pasaba en ciencia: que se contratan servicios de marketing. Y a muchos científicos nos duele profundamente Porque vemos que pequeños trabajos, que son marginales, figuran en las noticias», afirma. Y el problema de todo ese ‘bombo publicitario’ (o fenómeno conocido Del mismo modo que ‘hype’) es que se vuelva contra los propios científicos: «La inyección de dinero nos puede dar una bofetada Porque si dentro de un tiempo no se han cumplido las promesas, el mundo se desencanta, los gobiernos se desencantan y las empresas también». ¿Es bueno el fenómeno del ‘hype’ en la ciencia?
Un tema se pone de moda y En medio un tiempo todo el mundo habla sobre él. Los miles de mensajes buscan su hueco intentando conquistar la atención del público A lo largo de las emociones, creando casi un vínculo con el espectador o bien lector. A pesar de todo, llega un punto en el que la atención decrece y queda apartado por otro tema. Este fenómeno se está dando en muchos ámbitos, incluido el científico. Y es una cuestión controvertida: Por un lado, la necesidad de generar contenido puede provocar ese ‘hype’ o ‘bombo mediático’ que sobredimensione el asunto; Pero, por otro, puede dar a conocer asuntos a la sociedad Por lo general que posiblemente de otra manera pasarían desapercibidos. Entonces, ¿es bueno o bien malo? Para averiguarlo, José Ignacio Latorre y su colega Maite Soto-Sanfiel, doctora en Comunicación Audiovisual por la Universidad Autónoma de Barna e investigadora del Center for Trusted Internet and Community de la Universidad Nacional de Singapur, están llevando a cabo un estudio para conocer qué nivel de ‘hype’ es positivo o negativo. «El ‘entusiasmo mediático’ ya ha sido muy estudiado en el contexto de la información Por lo general, No obstante es la primera vez que se hará asociado a contenidos científicos», explica Soto-Sanfiel, que detalla que concretamente se atenderá a las tecnologías cuánticas; aspectos relacionados con la salud, acerca de todo vacunas; e inteligencia artificial. A través de Varios experimentos, mostrando a diferentes personas distintos tipos de mensaje con Múltiples grados de manipulación, los estudiosos tratarán de observar de qué forma cambia la percepción de la gente en Varios aspectos: A partir de la credibilidad de las fuentes hasta el bienestar emocional y de qué forma ciertos mensajes, al repetirse, pueden llegar a influir en el estado anímico particular de cada persona. «Hay estudios que demuestran que un poco de ‘hype’ aun puede ser beneficioso. El problema es En el momento en que te pasas. Seguramente el equilibrio esté en la moderación», apunta Latorre. Para García Ripoll, el boom de lo cuántico no es el primero que ha presenciado. «He vivido tres o cuatro revoluciones de estas: superconductividad, ordenadores ópticos, inteligencia artificial y ahora la computación cuántica. Siguen la curva de entusiasmo de Gartner en la que se dan varias fases, con picos de expectativas sobredimensionadas seguidos de la desilusión al no cumplirse las esperanzas generadas. Sin embargo Asimismo genera que se cree un Entorno más competitivo que lucha por la inversión, en el que, Sin embargo creo que los estudiosos son muy rigurosos, sí puede haber cierto ‘ruido’ puntual. Pero la comunicado buena de ese hype es que esté llamando a mucho talento y que, al mismo tiempo, se propicie una carrera muy sana entre la computación cuántica y la clásica. Y eso es algo fantástico». Moda pasajera o no, de momento, la física cuántica parece estar, Al afín que su propia naturaleza, en dos sitios a la vez: en el mundo subatómico y en los titulares de toda la prensa. Sin embargo aún no podamos controlarla del todo con nuestras máquinas.