Computación cuántica: las supercomputadoras del futuro

Aunque para muchos pueda tratarse de ciencia ficción, la computación cuántica ya se encuentra entre nosotros. Con principios basados en la superposición de la materia y el entrelazamiento cuántico, esta rama de la informática posee como unidad básica de información el qubit en lugar del bit convencional.

La diferencia más importante entre uno y otro radica en que, mientras el bit puede adoptar el valor 0 o 1, el qubit puede ser 0 y 1 al mismo tiempo, superponerse y entrelazarse según las leyes físicas. Esta multiplicidad de estados permite que una computadora cuántica de solamente 30 qubits, por ejemplo, pueda realizar 10 billones de operaciones en coma flotante por segundo, lo que equivale a unos 5.8 billones más que la última consola PlayStation.

Algoritmos

Uno de los problemas que se plantean respecto a la computación cuántica, es el hecho de que no existe actualmente un lenguaje de programación cuántico como tal, sino que se desarrollan diferentes algoritmos que permiten dar soluciones concretas a problemas planteados. Los dos algoritmos más famosos para operar con computadoras cuánticas son el temple cuántico, desarrollado en 1989 y el algoritmo de Shor de 1994. El primero permite encontrar valores mínimos de funciones, que tiene aplicaciones sobre la inteligencia artificial y el aprendizaje automático. El segundo, sirve para descomponer un número en sus factores primos de manera mucho más eficiente que una computadora convencional, dejando prácticamente obsoletos a muchos de los sistemas de cifrado actuales.

El otro gran desafío de la computación cuántica es la fabricación de computadoras. Una computadora cuántica funciona a una temperatura cercana al cero absoluto (-273 ºC), necesita tener una presión atmosférica casi inexistente y estar completamente aislada del campo magnético terrestre. Además, es muy sensible a las perturbaciones y al ruido. Si bien todos estos elementos limitan la adquisición de las mismas, al menos por ahora al usuario hogareño, lo cierto es que empresas como IBM se encuentran en pleno proceso de expansión de su sistema de programación cuántica basado en la nube.

La denominada IBM Quantum Network cuenta actualmente con más de 175 miembros, entre los que se incluyen, bancos, empresas de automotores, telecomunicaciones, e incluso la recientemente sumada LG Electronics, junto a una amplia gama de empresas de otros sectores. La buena noticia es que esta red incorporó desde 2017, su kit de desarrollo de software de código abierto denominado Qiskit (qiskit.org), con el que podemos iniciar nuestros primeros pasos en la programación cuántica.

Y eso no es todo, IBM anunció recientemente que planea tener un sistema de computación cuántica de más de 4.000 qubits en 2025, el cual estará construido con múltiples clusters de procesadores escalados modularmente. Sin duda una solución brillante, al problema del tamaño de estas computadoras.

De generarse la expansión descomunal que esto significa, podríamos dentro de no mucho tiempo, utilizar nuestras computadoras “bobas” para conectarnos a otras super computadoras, tal y como lo hacíamos en los laboratorios de informática de nuestros colegios, tres décadas atrás.