Computación cuántica: la supremacía tecnológica

La computación cuántica supone una nueva revolución en la informática. Estas máquinas están diseñadas para realizar tareas mucho más precisas y eficientes que los ordenadores convencionales. De hecho, se estima que solucionarán en cuestión de segundos problemas que a los equipos tradicionales más potentes les costaría resolver miles de años. Y cada vez se está más cerca de lograrlo.

Qué es

En primer lugar, es necesario entender que la computación cuántica o el quantum computing hace referencia al uso de la mecánica cuántica para realizar cálculos en hardware especializado. Es decir, al conjunto de ordenadores que aprovechan el comportamiento único de la física cuántica, como la superposición o el entrelazamiento, y lo aplican al cálculo.

Como consecuencia, se introducen nuevos conceptos en los métodos de programación tradicionales, que realizan operaciones mucho más complejas y superan las limitaciones de la informática que conocemos hasta hoy en día.

Cómo funciona

En concreto, en la computación cuántica existen dos fenómenos fundamentales, ya mencionados. La superposición de estados y el entrelazamiento.

Por un lado, esta tecnología se basa en la utilización de cúbits, que son la unidad básica de información. Son similares a los bits de la computación clásica pero su comportamiento es distinto. A diferencia de la computación clásica, en la que los bits pueden estar en un solo estado a la vez, en 1 o en 0, el cúbit puede tener los dos estados de forma simultánea. Es lo que se conoce como la superposición cuántica. Para entender mejor esta diferenciación de la posición binaria podemos imaginar una moneda. En los bits se obtendría cara o cruz, dándole la vuelta a la moneda. Mientras que, si fuese posible ver sus dos caras a la vez, incluidos todos los estados entre medias, la moneda estaría en una superposición.

Por otra parte, el entrelazamiento permite que los cúbits separados por grandes distancias interactúen entre sí instantáneamente. Y, por tanto, que las operaciones de un cúbit determinado afecten también al resto. Así pues, cuando se agregan y entrelazan más cúbits a un sistema, los ordenadores cuánticos son capaces de calcular exponencialmente más información y resolver problemas más complicados.

Aplicaciones en las empresas

Debido a su alta complejidad, el quantum computing está acotado al mundo tecnológico, científico y corporativo. Aunque ya se están consiguiendo importantes avances en otros ámbitos y, posiblemente, en un futuro cercano se puede llegar a tener ordenadores cuánticos de uso personal.

De momento, la utilidad en las empresas es la siguiente:

• Análisis de datos. Los equipos cuánticos están diseñados para operar con grandes volúmenes de datos. Y calcularlos de forma sencilla. Además, permiten optimizar este potencial para resolver cualquier problema al que se enfrente una empresa en la toma de decisiones.
• Criptografía. Los ordenadores actuales no son capaces de descifrar los sistemas de cifrado que utilizan factorizaciones de números primos de gran tamaño. Sin embargo, estos cálculos son simples para la computación cuántica, por lo que permiten descifrar fácilmente la criptografía tradicional.
• Uno de los escenarios en los que se podría utilizar esta computación de alto rendimiento, junto a la Inteligencia Artificial, es en la predicción de fenómenos meteorológicos o en otros contextos en los que actualmente existen limitaciones en la cantidad de datos que se gestionan.
• Reconocimiento de patrones. En relación con la aplicación anterior, el reconocimiento de patrones es muy eficaz en las predicciones porque permite pronosticar fácilmente cuándo estas se van a repetir en el futuro. Volkswagen, por ejemplo, está estudiando cómo utilizar la computación cuántica para informar a los conductores de las condiciones del tráfico con 45 minutos de antelación.
• Conducción autónoma. Empresas como Tesla, Apple o Google están trabajando en los coches sin conductor para mejorar la vida de muchas personas, reducir la contaminación o evitar atascos. En este caso la computación cuántica es clave para el desarrollo de la tecnología de las baterías, el transporte y la conducción autónoma.
• Aviación. Optimizar las rutas y la programación de los aviones con la tecnología cuántica permitiría un entorno más perfeccionado. Sin olvidar, los beneficios en tiempo y costes que ello conlleva.
• Investigación médica. Por último, la computación cuántica podría mejorar el diseño y lanzamiento de nuevos medicamentos, que las empresas farmacéuticas tardan años en conseguir y en lo que invierten miles de millones de dólares.

Problemas y soluciones

Así mismo, la informática cuántica presenta todavía algunas dificultades como enmendar sus propios errores. Por su naturaleza, con un único error en un cálculo, toda la computación sería inválida.

Aunque tres estudios independientes defienden lo cerca que se está de conseguirlo. Un grupo de investigación australiano en quantum computing, otro holandés y otro japonés han conseguido desarrollar unos cúbits con una precisión extremadamente alta, superior al 99%. Además, cuando los errores son tan bajos, por debajo del 1%, son más fáciles de corregir.  

Invertir en el futuro

El mayor reto a partir de ahora es, pues, minimizar esta cifra hasta que los errores sean inexistentes. Y poder ofrecer, así, los procesadores cuánticos más fiables.

La consultora International Data Corporation (IDC) prevé que el gasto mundial en computación cuántica alcanzará los 7.600 millones de euros en 2027, tras registrar un crecimiento anual medio del 50,9% en los próximos años. Como resultado, y junto a los avances que se están produciendo, se espera que esta tecnología se adopte de forma masiva y se desarrollen nuevos casos de uso.