Si los avances tecnológicos de los últimos 20 años no lo han sorprendido, ahora prepárese porque la computación cuántica nos va a hacer estallar el cerebro muy pronto y aún más si ha sido testigo del rápido desarrollo de la tecnología.
Lo primero que debe saber es que la computación cuántica todavía está en esa etapa de desarrollo primario, se trata de dispositivos grandes y ruidosos y es poco probable que alguien los pueda mantener en su hogar, por ahora.
En esta misma etapa estuvo la primera computadora moderna, que hoy podemos llevar a cualquier lugar de forma portátil. Ahora, lo que prometen las nuevas computadoras cuánticas es que podrán resolver diversos desafíos que las actuales no logran, ni siquiera en el ámbito de las súpercomputadoras.
En este blog le contaré qué es quantum computing o la computación cuántica, por qué podría marcar una nueva era en la computación, cómo está construido un dispositivo como este y qué usos se le ha empezado a dar.
¿Qué es la computación cuántica?
La computación cuántica o Quantum computing es un tipo de tecnología que “aprovecha las leyes de la mecánica cuántica para resolver problemas demasiado complejos que no pueden ser resueltos por las computadoras tradicionales”, según explica IBM.
Richard Padbury, líder global de GSI y socio consultor en IBM Quantum, por ejemplo explicó, en el Podcast EY, que la computación cuántica está basada en las leyes fundamentales de la naturaleza para realizar cálculos utilizando bits cuánticos o qubits.
“Los qubits pueden ser una mezcla compleja de uno y cero lo que llamamos superposición. Y esto nos permite explorar espacios informáticos muy complicados fuera del alcance de las computadoras clásicas”, explicó Padbury.
Kristin Gilkes, líder de Global Quantum en EY, aborda este concepto de una manera más sencilla, cuando cuenta que las computadoras cuánticas producen resultados en forma de probabilidad es decir que en lugar de arrojar como resultado que 2 + 2 = 4, podría arrojar que 2 + 2= rosa.
De esta manera “presenta un resultado diferente o una respuesta diferente a una pregunta de lo que hubiéramos visto antes”. Un enfoque que permite obtener nuevas respuestas ante preguntas o cuestiones que años atrás no se habrían podido responder de otra manera.
¿Cómo está compuesta una computadora cuántica?
Aunque son más pequeñas que las supercomputadoras actuales, todavía son muy grandes como para poderlas llevar a cualquier lugar de manera portátil. Sin embargo, a las computadoras cuánticas, se les abona que son mucho más elegantes y que su sistema de hardware cuántico es tan grande como un automóvil.
Un punto a favor es que a pesar de su tamaño, las computadoras cuánticas requieren menos energía que las supercomputadoras. Esto pues su hardware está compuesto principalmente por “sistemas de enfriamiento para mantener el procesador superconductor a una temperatura operativa ultrafría”, de acuerdo con IBM. Para ello, utilizan superfluidos superenfriados que permiten crear superconductores.
Las quantum computers también tienen dos superconductores colocados a ambos lados de un aislador que permiten que se forme una unión de Josephson.
¿Cómo se está usando ahora la computación cuántica?
Si bien, todavía su desarrollo se dice que está lejos pues las computadoras cuánticas están en etapa de prueba y error, los expertos en la materia señalan que estas podrían usarse en diversos campos o sectores.
Es decir, podrían ayudar a resolver grandes problemas relacionados con la sostenibilidad, las cadenas de suministro, la energía eléctrica y los misterios del universo, entre otros. Estos son algunos ejemplos de lo que la computación cuántica puede hacer:
IBM Quantum computer y su apuesta con la sostenibilidad energética
Este grande de la tecnología cuenta con un laboratorio de computación cuántica que ya tiene 20 dispositivos Quantum en el mundo, los cuales son capaces de implementar mil millones de ejecuciones por día en la nube de IBM.
La tecnología está disponible y está abierta, lo que quiere decir que cualquiera puede entrar a experimentar con ella. Gracias a esto ya existen más de 300.000 usuarios en el mundo. Algunas de sus apuestas con este tipo de computación son:
Combustibles limpios y cadenas de suministro
El sector del gas y el logístico generan miles de millones de viajes alrededor del mundo, y enfrentan grandes retos frente a temas de energía renovable y cambio climático.
Para abordarlos, Exxon Mobile, en alianza con las computadoras cuánticas de IBM, empezó a explorar cómo se pueden modelar mejor las rutas para mover el inventario marítimo a través de los dispositivos cuánticos.
Lo que permitiría solucionar problemas complejos del mundo real como los límites en los tamaños de los barcos y controlar el momento en que los barcos deben llegar y partir. Modelos matemáticos que podrían ser relevantes para otros problemas de enrutamiento de vehículos para la entrega de mercancías, servicios de viaje compartidos y gestión de residuos urbanos.
Diseño de baterías para vehículos eléctricos
Uno de los aspectos que ha detenido el desarrollo de las baterías de todo tipo, es que nadie sabe qué tienen éstas adentro y cómo funcionan a nivel molecular, lo que las convierte en un misterioso y complejo ecosistema.
La dificultan es que tampoco existe una supercomputadora en el mundo que pueda simular lo que sucede y por ello es que Mercedez Benz empezó a trabajar con una las Quantum computers. Esto les permite explorar y simular las reacciones químicas en las baterías de manera más adecuada, con el fin de reconocer nuevos materiales que permitan construir baterías más eficientes.
Apuesta por explicar los misterios cósmicos
Al CERN (el Laboratorio Europeo de Partículas Físicas), llegan unos 17 mil investigadores e ingenieros para estudiar las claves de la formación del universo. Desde este laboratorio también utilizan las computadoras Quamtum para explorar eventos complejos. Esto les permite procesar grandes cantidades de información sobre sus investigaciones.
Por ejemplo, para lograr entender el universo lo que hacen es utilizar pequeñas partes de este que ya entienden o conocen y las procesan con estos dispositivos con el fin de que los ayude a encontrar otras pequeñas partes del universo que todavía no entendemos.
Le están apostando a que la computación cuántica les ayude a expandir su conocimiento, más allá del modelo standard de la física, e investigar temas como materia negra, energía negra, la relación entre gravedad y mecánica cuántica, etc.
Los usos que Amazon le ha dado a las quantum computers
Amazon también se encuentra explorando el mundo de las computadoras cuánticas y estos son algunos de los usos que les han dado:
Computación cuántica más allá del machine learning
La computación cuántica pude abarcar mucho más que el machine learning, de acuerdo con Amazon. Esto pues la investigación en quantum computers está enfocada en estudiar los límites físicos del procesamiento de la información y abre nuevos caminos en la física fundamental, lo que permite conducir a avances en diversos campos de la ciencia, las industrias y sobre todo los servicios financieros.
Simulaciones complejas en química
La computación cuántica, según Amazon, puede ayudar a resolver problemas computacionales desafiantes relacionados con la química, a través de simulaciones químicas que no se pueden hacer en la actualidad, lo que supone una gran ventaja para la comunidad científica.
Un ejemplo de ello de acuerdo con Amazon es Pasqal “que creó su software computacional QUBEC para ejecutar simulaciones químicas. Lo que hace es automatizar el trabajo pesado necesario para ejecutar tareas computacionales cuánticas, cubre desde el aprovisionamiento automático de la infraestructura informática, hasta la ejecución de cálculos clásicos previos y posteriores al procesamiento y la realización de tareas de mitigación de errores”.
Para finalizar, solo quiero subrayar algo: estamos siendo testigos por segunda vez del nacimiento y evolución de una computadora que muy seguramente llegue a romper con los paradigmas tecnológicos, científicos, médicos, financieros y energéticos.
Además, se trata de una tecnología que está, relativamente, a la mano para experimentar en el mundo y no solo gracias a IBM o Amazon, también otros como Google y Microsoft, entre otros, ya están trabajando en ello.
Todavía no sabemos a ciencia cierta en qué campos se podría llegar a aprovechar la computación cuántica, pero lo que sabemos es que las posibilidades son infinitas.
