Cada vez hay más qubits que se mueven entre los humanos. Aunque no son visibles, están presentes y su número seguirá en aumento. Este frenético baile de la unidad mínima de la computación cuántica se anticipa como el motor de la próxima revolución, una nueva manera de procesar datos digitales que promete generar avances transformadores en todos los ámbitos.
Esta es la gran promesa de la computación cuántica, probablemente “the next big thing”, o la “próxima gran cosa”. Aunque esta técnica ha existido teóricamente durante un siglo, parece estar siempre al borde de dar ese “gran paso” que aún no se materializa. Sin embargo, tal vez ese momento esté a la vuelta de la esquina, y pronto surgirán nuevas tecnologías informáticas que representarán una industria millonaria con cambios fundamentales que impactarán en el ámbito industrial, financiero y en nuestra vida cotidiana… en definitiva, en todo. Además, se espera una revolución científica a gran escala; uno de esos movimientos que generan inmediatamente nuevas y sorprendentes tecnologías.
Mientras que los bits del mundo digital, que rigen gran parte de nuestra vida actual, solo pueden representar un 0 o un 1, los qubits tienen la capacidad de estar en ambos estados simultáneamente gracias a un fenómeno conocido como superposición. Un concepto clave adicional es el entrelazamiento cuántico, una propiedad que permite que los estados de dos o más qubits estén interconectados, incluso a grandes distancias. Este entrelazamiento produce la célebre danza de los qubits. Estas dos características hacen posible realizar cálculos en paralelo, lo cual permite resolver problemas complejos considerablemente más rápido que las computadoras clásicas.
La tecnología se ha consolidado como un tema central en la agenda de empresas tecnológicas, gobiernos e investigadores. La carrera se centra en lograr la denominada ventaja cuántica, que es la capacidad de resolver problemas que las computadoras tradicionales no pueden gestionar en tiempos razonables.
McKinsey estima que en una década, este mercado podría alcanzar unos USD 100.000 millones, teniendo un gran impacto en ciberseguridad, defensa, salud y energía. La consultora, que publica regularmente su Quantum Technology Monitor, sugiere que las organizaciones comiencen a explorar desde hoy los casos de uso relevantes, formen talento especializado y evalúen alianzas con startups y universidades.
Para hablar sobre el presente y el futuro cuántico, así como su colosal impacto, Infobae entrevistó a Zaira Nazario, directora del área de Matemáticas de la Computación en IBM Research, ubicada en Yorktown Heights, Nueva York, EE. UU. “Big Blue” es una de las empresas pioneras en esta tecnología y se mantiene a la vanguardia en investigación y primeras implementaciones. Nazario, doctora en física teórica, nació en Puerto Rico, estudió en el instituto alemán Max Planck y en la Universidad de Stanford. Trabaja en IBM desde 2017 y antes brindó asesoría al Departamento de Defensa (DARPA) y a la Oficina del Director de Inteligencia Nacional (IARPA) del gobierno de EE. UU. Estará en Buenos Aires el 7 de agosto como invitada del Instituto Argentino de Ejecutivos de Finanzas (IAEF), presidido por Pablo Miedziak, y participará del Digital Finance Forum. Este evento, organizado por un comité encabezado por Casiana Silveyra Perdriel, socia del estudio Beccar Varela, llevará como lema “Proyectá el futuro. Revolucioná el presente” y reunirá a más de 1.000 líderes del mundo financiero, tecnológico, corporativo y emprendedor. También contará con la presencia del renombrado gurú tecnológico estadounidense Michio Kaku.
— ¿Cómo cambiará la vida de las personas con la computación cuántica?
— Soy física teórica y me apasiona descubrir cómo esta tecnología podrá asistir a mis colegas en la comprensión e interpretación de leyes y nuevos efectos. Se avecinan avances significativos en simulaciones químicas, de materiales y en el comportamiento de la propia naturaleza. A nivel biomolecular, se ayudará a gestionar temas relacionados con las baterías y a entender cómo la catálisis impacta en la agricultura, nuestros alimentos y los fertilizantes. Permitirá una mejor comprensión de la energía, su uso y transporte más eficiente; promoverá mejoras en las energías renovables; y también facilitará la creación de materiales anticorrosivos más eficaces para barcos y automóviles. Ya hay evidencia de esto, pero luego vendrá el tiempo de comprender la intersección entre la computación cuántica y el aprendizaje automático. Ahí habrá un impacto generalizado en todas las industrias, porque la inteligencia artificial aprende de esta manera. La IA estará presente en todos lados y la tecnología cuántica la potenciará aún más.
— Disertará en un evento para ejecutivos de finanzas. ¿Cómo impactará la tecnología en ese sector?
— Hay compañías de servicios financieros que ya están investigando cómo mejorar la detección de anomalías, fraudes y eventos irregulares, así como la gestión de riesgos y la realización de predicciones de series temporales. Otras están explorando cómo determinar, por ejemplo, el precio de una derivada compleja y cómo la computación cuántica puede contribuir a esa identificación de patrones poco triviales, temporales y que no pueden ser capturados de manera eficiente por las computadoras clásicas. No se trata tanto de prever valores, sino de comprender y determinar riesgos y detectar patrones ocultos.
— ¿La computación cuántica es superior a la convencional, que se basa en unos y ceros?
— Son diferentes y se complementan. Un ejemplo clásico es el problema de factorización. Si quiero multiplicar dos números enteros de 2048 bits (dos números de 2.048 cifras cada uno), una computadora clásica lo logra en 2,3 milésimas de segundo, lo cual es muy rápido. A una computadora cuántica, ese mismo cálculo le toma 75 segundos, 30.000 veces más. Sin embargo, si hay que factorizar un número entero de 2048 cifras (encontrar sus factores, es decir, aquellos números que, multiplicados, dan esa cantidad), para una PC le llevaría 5.000 millones de años, mientras que a una cuántica le tomaría solo unas horas. La ventaja no radica en que esté haciendo lo mismo de la misma manera, sino en su capacidad para identificar relaciones y correlaciones entre variables. La computación cuántica representa la información de una manera distinta, reformula el problema y esto изменяет la complejidad. Al hacerlo, resuelve de una forma diferente.
— ¿Desde cuándo existe esta tecnología?
— Este año se conmemora el centenario del inicio de la mecánica cuántica. Durante este período, han tenido lugar dos grandes revoluciones. La primera, centrada en el mundo de fotones y electrones, dio lugar a tecnologías como el láser, las celdas solares, el GPS e incluso los semiconductores, que son el corazón de la era digital; el universo de los bits. La segunda surgió a finales de los 70, cuando los físicos comenzaron a utilizar la mecánica cuántica para manipular y procesar información, así como para resolver problemas. Por primera vez estamos presenciando el surgimiento de tecnologías que ya no son solo ideas teóricas, sino que se utilizan en la academia y la industria. En IBM hemos estado trabajando en esto durante aproximadamente 40 años, y en la última década, el progreso se ha acelerado considerablemente.
“Habrá un impacto generalizado en todas las industrias porque la inteligencia artificial aprende de esta manera. La IA estará en todo y la tecnología cuántica potenciará todo” (Nazario)
— Estamos próximos al momento de la llamada ventaja cuántica.
— Así es, cuando un equipo cuántico sea capaz de realizar cálculos de manera más precisa y económica que las supercomputadoras clásicas más potentes. En cuatro años, alcanzaremos otro punto de inflexión: IBM ha anunciado que tendrá listo el primer procesador completamente tolerante a errores, que estará disponible para clientes.
— Se dice que esta tecnología podría contribuir a hackear el sistema detrás de bitcoin, la principal criptomoneda, y otros que son muy seguros.
— Es cierto, pero sería para ciertos tipos de encriptación. Si una empresa posee datos que deben protegerse a largo plazo, es decir, durante cinco o diez años, la solución existe. Hay algoritmos resistentes a un ataque por parte de una computadora cuántica, lo que en IBM denominamos Quantum Safe.
Extraños objetos
En la práctica, una computadora cuántica no se asemeja en nada a un dispositivo convencional. Para describirlas de alguna manera, parecen complejos candelabros de bronce, aunque los renders más modernos las representan como elegantes gabinetes futuristas, cajas cerradas donde ocurre la “magia”. Para operar, necesitan temperaturas cercanas al cero absoluto, condiciones de aislamiento extremo y sistemas de control extremadamente precisos. Estas exigencias explican tanto su elevado costo como su complejidad operativa.
“Nuestro sistema cuántico se basa en qubits superconductores, que se convierten en mecánicos cuánticos a temperaturas muy bajas. Por eso presentan esa apariencia peculiar, debido a la infraestructura de refrigeración. Funciona con una infraestructura electrónica de control clásico, de ceros y unos. Las instrucciones se redactan en cualquier lenguaje de programación y llegan a la máquina como ceros y unos, que son convertidos en señales de microondas que se envían a través de un cable de control hasta el chip cuántico en la parte más fría del equipo. Allí, manipula el estado de los qubits para llevar a cabo este baile necesario para procesar la información y lograr el entrelazamiento cuántico. Una vez completado el circuito para resolver el problema, el estado cuántico colapsa y la respuesta sale nuevamente en formato de ceros y unos”, detalló Nazario.
IBM, uno de los pioneros en este sector, presentó en 2016 Quantum Experience, la primera plataforma cuántica accesible en la nube para el público general. En junio, anunció su plan más ambicioso hasta la fecha: la construcción de Quantum Starling, una computadora cuántica de gran escala con 200 qubits lógicos y tolerancia a fallos. Se espera que esté operativa en 2029 y sea capaz de ejecutar 100 millones de operaciones cuánticas. Si se logra, representará un avance de 20.000 veces en potencia computacional respecto a los sistemas actuales.
“Eso es lo que tenemos hoy, pero estamos enfocándonos en lo que vendrá. Parte de mi equipo ya está trabajando en los algoritmos cuánticos que utilizaremos en 2033 con Blue Jay, una computadora con 2.000 qubits lógicos y 1.000 millones de operaciones cuánticas”, afirmó Nazario. El futuro inmediato de la computación cuántica se vislumbra prometedor.
