La computación cuántica está en su apogeo. Pero la tecnología sigue siendo futurista.
No tiene el mismo revuelo que la inteligencia artificial, pero la computación cuántica está teniendo su propio momento.
Algunas de las instituciones más poderosas del mundo, incluido Google Microsoft Amazonas , IBM y el gobierno de Estados Unidos están gastando millones de dólares en una carrera para desarrollar y construir la primera computadora cuántica práctica.
Las empresas emergentes centradas en la tecnología cuántica atrajeron alrededor de 2.000 millones de dólares el año pasado, según un informe de McKinsey & Co. , a medida que los inversores se abalanzan sobre una industria que podría tener casi 100.000 millones de dólares en ingresos dentro de una década.
Sin embargo, hoy en día no hay mucho negocio. En total, las empresas de computación cuántica generaron menos de 750 millones de dólares en ingresos en 2024, según el mismo informe.
Pero cada vez escuchamos más acerca de un gran avance.
El año pasado, Microsoft presentó su primer chip cuántico, los ejecutivos de Google dijeron que la tecnología podría estar a solo cinco años de distancia, Amazon mostró su procesador cuántico con corrección de errores e IBM describió su plan para construir una computadora cuántica significativa para 2029.
A ellos se suman decenas de pequeñas empresas y universidades que trabajan en las matemáticas, el software o el posible modelo de negocio subyacente. Algunas incluso cotizan en bolsa y sus acciones pueden dispararse o desplomarse en función de una simple noticia.
En enero, Nvidia El director ejecutivo Jensen Huang hizo tambalear las acciones de computación cuántica al afirmar que 15 años era demasiado pronto para considerar cuánto tiempo pasaría antes de que la computación cuántica fuera útil. En aquel momento, afirmó que 20 años era un plazo en el que "muchísimos de nosotros nos creeríamos".
Dos meses después, se retractó de sus comentarios, pero también expresó su sorpresa por el hecho de que se hubieran movido mercados, o incluso de que hubiera mercados por mover.
"¿Cómo podría una empresa de computadoras cuánticas cotizar en bolsa?", preguntó Huang en marzo.
Actualmente, las computadoras cuánticas no pueden hacer nada útil. Su único propósito es la investigación.
Pero la promesa es clara. Si la tecnología funciona, podrá procesar ciertos tipos de números y realizar tareas que actualmente son imposibles en una computadora tradicional, o que requerirían tanto tiempo que el universo se acabaría antes de que se completaran.
Para imaginar una computadora cuántica es necesario cambiar fundamentalmente el modo en que consideramos lo que significa computar.
Una computadora tradicional funciona porque hay miles de millones de transistores en cada chip. Estos transistores pueden ser unos o ceros, encendidos o apagados. En grandes cantidades, los transistores pueden representar casi cualquier número, referirse a partes de la memoria del sistema y realizar operaciones aritméticas. Así es como funcionan todas las computadoras del mundo hoy en día.
En una computadora cuántica, el sistema utiliza cúbits en lugar de transistores. Es mucho más complejo que el uso de unos y ceros. La activación o desactivación de los cúbits está determinada por la mecánica cuántica, y todos están entrelazados, lo que significa que un cambio en uno afectará la probabilidad de los demás.
Para que los cúbits funcionen se requiere una infraestructura considerable. Por ejemplo, algunas computadoras cuánticas deben operar a temperaturas muy bajas, cercanas al cero absoluto.
Hasta ahora, muchas de las aplicaciones de la teoría cuántica tienen que ver con la simulación de la química y la física.
"Las computadoras cuánticas no serán la opción predilecta para todas las aplicaciones, y eso está bien", afirmó Krysta Svore, vicepresidenta de desarrollo cuántico avanzado de Microsoft. "Incluso si solo usamos computadoras cuánticas para la ciencia de los materiales y la química, el 96 % de los productos manufacturados del mundo dependen de la química y la ciencia de los materiales".
Hoy en día, la computación cuántica tiene un uso bien conocido: el cifrado. Por eso, el gobierno de EE. UU. y otros gobiernos a nivel mundial siguen de cerca el desarrollo de esta tecnología. Es importante para la defensa nacional.
"El temor es que las computadoras cuánticas puedan descifrar nuestros secretos digitales", dijo John Young, jefe de operaciones de la división americana de Quantum eMotion, una empresa de seguridad cuántica.
Actualmente, la mayoría de las contraseñas, mensajes de WhatsApp, transacciones financieras y otros mensajes importantes están cifrados, lo que significa que están codificados y no se pueden leer si los datos son robados o analizados. Pero las computadoras cuánticas podrán factorizar números rápidamente, lo que podría permitir a los hackers u otros atacantes encontrar eficientemente los códigos necesarios para descifrar secretos importantes.
Los investigadores de seguridad se preocupan por lo que llaman el Día Q , o el día en que se cree una computadora cuántica eficaz. Predicen el caos cuando las contraseñas y el cifrado comiencen a fallar misteriosamente.
"Además de sus posibles beneficios, la computación cuántica también plantea riesgos significativos para la seguridad económica y nacional de Estados Unidos", declaró la Casa Blanca de Biden en 2022 en un memorando de seguridad nacional . Una computadora cuántica con relevancia criptográfica "podría poner en peligro las comunicaciones civiles y militares, socavar los sistemas de supervisión y control de infraestructuras críticas y anular los protocolos de seguridad de la mayoría de las transacciones financieras en internet", afirmaba el memorando.
No existe ninguna aplicación práctica ni algoritmo que pueda ejecutarse en una computadora cuántica que no pueda realizarse hoy en día en una computadora digital normal basada en silicio.
Sin embargo, varios grupos afirman haber demostrado la "supremacía cuántica", indicando que han resuelto un problema en una computadora cuántica que habría llevado mucho más tiempo con una computadora tradicional. Las acciones fueron todas abstractas.
Google fue el primero en declarar la supremacía cuántica en 2019, describiendo el logro de su computadora cuántica como un " punto de referencia ". La tarea que realizó se denomina muestreo aleatorio de circuitos y se utiliza básicamente solo para probar computadoras cuánticas.
Google afirma que los investigadores dieron instrucciones aleatorias a una computadora para que un problema de mecánica cuántica fuera lo más complejo posible. Sus investigadores pudieron demostrar que una computadora cuántica es más rápida al descifrar el problema cuántico. El año pasado, Google anunció que su nueva computadora cuántica más rápida, Sycamore, había ampliado la brecha de rendimiento.
En términos de futuras aplicaciones en el mundo real, la mayor parte del potencial de las computadoras cuánticas está en los ámbitos de la medicina, la química y la investigación de materiales.
Google apunta al descubrimiento de fármacos, o al hallazgo de moléculas que podrían ser medicamentos útiles. También afirma que las computadoras cuánticas podrán realizar la ciencia necesaria para comercializar la energía de fusión.
Cuando Microsoft anunció su primer chip cuántico en febrero, la compañía destacó problemas de química y ciencia de los materiales, como por qué algunos materiales se corroen o cómo compostar el plástico.
También existe cierto optimismo respecto a que las computadoras cuánticas serán muy adecuadas para generar datos de entrenamiento para aplicaciones de IA, especialmente para situaciones o problemas con una enorme cantidad de soluciones potenciales.
Un investigador de Google mantiene una página web que cataloga muchos de los algoritmos cuánticos más destacados.
El más famoso es el algoritmo de Shor , que demostró que un ordenador cuántico sería capaz de encontrar factores primos de un número grande mucho más rápido de lo que es posible actualmente en un ordenador digital.
Cuando se descubrió el algoritmo en 1994, generó preocupación en los ejércitos de todo el mundo. Muchos de ellos utilizan un método de cifrado llamado RSA, que requiere que el proceso de factorización de grandes números sea complejo para mantener la confidencialidad de los datos.
El temor es que una computadora cuántica permita a un adversario como China decodificar rápidamente mensajes militares estadounidenses o transacciones bancarias de consumidores.
"Sin una mitigación efectiva, el impacto del uso adversario de una computadora cuántica podría ser devastador para [los sistemas de seguridad nacional] y nuestra nación", dijo el Pentágono en 2021 .
Microsoft ha reconocido el factor de seguridad nacional e incluso ha enmarcado la seguridad cuántica como una carrera contra China.
"Si bien la mayoría cree que Estados Unidos aún mantiene el liderazgo, no podemos permitirnos descartar la posibilidad de una sorpresa estratégica o que China ya esté a la par con Estados Unidos", escribió el presidente de Microsoft, Brad Smith, en una publicación de blog en abril.
El gobierno ha liderado un esfuerzo para trasladar el cifrado a los llamados métodos poscuánticos, que no pueden ser descifrados por una computadora cuántica. Empresas como Apple ya han comenzado a integrar el cifrado post-cuántico en sus servicios como iMessage .
Pero las comunicaciones pasadas aún pueden contener secretos. Las agencias de inteligencia y otros hackers suelen recopilar datos cifrados con la esperanza de que algún día puedan descifrarse.
Por ahora, gran parte del trabajo en el ámbito cuántico todavía es bastante académico.
La mayoría de las empresas de hardware avanzado actuales están trabajando en la "corrección de errores" o en una variedad de métodos destinados a reducir la cantidad de errores y hacerlos menos dañinos cuando ocurren.
En las computadoras cuánticas actuales, los cúbits fallan hasta 1 de cada 1.000 veces que se utilizan, según investigadores de Microsoft. Microsoft anunció la semana pasada que logró reducir la tasa de error en 1.000 veces gracias a un nuevo enfoque.
Durante el último año se han anunciado varias mejoras en la corrección de errores, una de las razones por las que los investigadores e ingenieros confían cada vez más en que podrán construir una computadora cuántica.
La siguiente cuestión que debemos abordar es ampliar el número de computadoras.
El nuevo chip Willow de Google tiene 105 cúbits. El chip Majorana de Microsoft tiene ocho. El Starling de IBM planea tener 200 cúbits. El chip Ocelot de Amazon tiene 14 cúbits. En los próximos años, estas cifras deben aumentar considerablemente. Google y Microsoft afirman que una computadora cuántica verdaderamente útil necesitará un millón de cúbits.
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