¿Para qué sirve un ordenador cuántico?

Los ordenadores cuánticos ya no son un sueño. Las grandes empresas de tecnología y algunos Gobiernos han invertido grandes sumas de dinero en el desarrollo de esta innovación que, según los expertos, está llamada a revolucionar la informática y el modelo de negocio de todos los sectores de la economía. En el futuro próximo, sin embargo, no reemplazarán a los ordenadores convencionales. Su uso estará más ligado a la industria y a la ciencia.

La promesa de los ordenadores cuánticos es sencilla: mejorar la capacidad de procesamiento y resolver los problemas que no pueden hacerse con los ordenadores tradicionales. Conseguirlo, sin embargo, es complicado. Para ello, estas máquinas en vez de utilizar los 'bits' de ordenadores clásicos que guardan la información como 0 y 1, usan los llamados 'cúbits' ('bits' cuánticos). Los 'cúbits' pueden existir en múltiples estados de 1 y 0 al mismo tiempo, este fenómeno es conocido como “superposición cuántica”. También pueden influirse mutuamente, incluso cuando no están físicamente conectados, a través de un proceso llamado “entrelazamiento cuántico”, según explica un artículo del MIT Technology Review.

Todavía se desconoce todo su poder. Varios sectores, sin embargo, han visto en esta tecnología una gran oportunidad para su desarrollo. La industria química se ha convertido en un gran candidato para adoptar esta innovación. Podría utilizarlos para el diseño de nuevos fármacos y materiales, así como para simular reacciones de componentes físicos. Asimismo, el sector logístico analiza su potencial. Específicamente para mejorar la distribución de mercancías. “Es un sector donde hay muchos repartidores y donde los algoritmos clásicos a veces colapsan”, indica Miguel Ángel Martín-Delgado, director del grupo de computación cuántica en la facultad de física de la Universidad Complutense de Madrid.

Empresas de automóviles como Volvo, Volkswagen o Daimler exploran su uso para la creación de nuevos materiales y mejorar el tráfico para reducir los tiempos de viaje. “Ahí entra también la inteligencia artificial y el ‘machine learning’ pero aún se está probando”, insiste el catedrático. También se habla de sus posibles usos en temas relacionados con la ciberseguridad. “Hay algoritmos que pueden romper las claves de encriptación y otros que sirven para buscar en bases de datos. Pero estos algoritmos necesitan un número de 'cúbits' muy grandes y ahora mismo se está buscando aplicaciones que sean más compatibles con el estado actual de la computación cuántica”, señala Martín-Delgado.

A nivel gubernamental también existe mucho interés, con China y EE.UU liderando las inversiones -10.000 millones y 1.200 millones respectivamente-. Por su parte, la Unión Europa ha invertido 1.000 millones de euros a través de la iniciativa Quantum Flagship. “Estamos hablando del desarrollo del futuro de un país”, insiste Martín-Delgado. “Es un sector tecnológico de gran impacto, y cada uno quiere estar bien posicionado”, abunda.

No obstante, los ordenadores cuánticos aún siguen siendo difíciles de construir, alojar y programar, por lo que no estarán listos para su comercialización en el futuro próximo. Deloitte ha formulado las siguientes previsiones en este ámbito:

1. Los ordenadores cuánticos no reemplazarán a los ordenadores tradicionales, en al menos las próximas décadas.
2. El mercado de los ordenadores cuánticos del futuro tendrá aproximadamente la misma envergadura que el mercado de los superordenadores: alrededor de 50.000 millones de dólares al año.
3. Es probable que los primeros ordenadores cuánticos comerciales de uso general aparezcan a finales de la década de 2030.

A pesar de que en el mercado hay varios modelos de ordenadores cuánticos, aún no se ha desarrollado uno que supere las capacidades algorítmicas de los ordenadores clásicos. No se ha logrado aquello que los expertos llaman “ventaja cuántica”, es decir hacer las tareas específicas que solo los ordenadores cuánticos pueden realizar. “Ahora mismo hay una carrera entre distintas compañías y laboratorios para adelantarse”, asegura Juan José García Ripoll, investigador del instituto de física fundamental del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).

"Es un sector tecnológico de gran impacto, y cada uno quiere estar bien posicionado"

Actualmente, un ordenador cuántico pequeño, de 5 o 17 'cúbits', es capaz de hacer tareas que también pueden resolver los grandes ordenadores, señala Martín-Delgado. En cambio, asegura, para que los ordenadores cuánticos superen a los clásicos, y lograr esa “ventaja cuántica”, tendrán que tener entre 50 y 100 'cúbits', pero sin que hagan “ruido”, lo que ahora no se ha conseguido. Con el ruido se hace referencia a cualquier cambio en la temperatura o movimiento. Hasta las vibraciones más leves pueden hacer que los 'cúbits' pierdan su frágil estado cuántico. “Cuando eso sucede, los errores se cuelan rápidamente en los cálculos”, explica el MIT Technology Review.

Por ejemplo, en el último CES, la feria electrónica más grande del mundo, la compañía IBM presentó el primer ordenador cuántico para uso comercial, el IBM Q System One, de 20 'cúbits', que presta sus servicios a través de la nube. La firma también está trabajando en un prototipo de 50 'cúbits'. Por su parte, Google afirma haber conseguido una tecnología con 72 'cúbits' e Intel uno de 49. También se han diseñado prototipos que prometen llegar a más de 2.000 'cúbits'.

García Ripoll compara el momento actual con el periodo de la segunda guerra mundial y las primeras máquinas de computación, “son dispositivos que aún no son universales y escalables porque no tienen capacidad de corregir errores”. Según los expertos, los ordenadores cuánticos actuales aún tienen una capacidad de cálculo limitado. “En la década de 2020 ya estaremos en el reino cuántico, el que no entre se quedará fuera del negocio”, asegura explica Martín-Delgado.