La computación cuántica promete un poder de procesamiento que la humanidad ni siquiera sospecha. Puede que estemos a décadas de lograrlo, pero cuando ocurra, miles de ingenieros informáticos deberán jubilarse, o reinventarse desde cero.

“Ardua tarea es penetrar en las cualidades reales de cada cosa”, decía el filósofo y matemático griego Demócrito hace más de 2.000 años, quizás entendiendo que en la búsqueda de la materia y sus infinitas interacciones podríamos encontrar aquellas respuestas y tecnologías disruptivas que impacten la vida de la humanidad y, aún más allá, del propio Universo.

Como ya se habrá dado cuenta, nos estamos adentrando en temas densos, difusos, pero no menos científicos o tecnológicos. En este artículo no hablaremos de smartphones, tablets, cloud, big data o social media. Iremos más allá de todo eso, sumergiéndonos en las extrañas propiedades de los átomos y sus interacciones, y a los niveles más pequeños donde reina la física cuántica. No se asuste. Dejaremos por un momento la computación clásica de lado y cambiaremos los bits por los Cubits, las misteriosas unidades de lo que es hoy la frontera de la informática: la computación cuántica.

No todo es 0 y 1

Existe un problema oculto en la industria tecnológica que tiene preocupados y ocupados a los equipos de I+D de múltiples compañías, centros de investigación y académicos de alto nivel: los chips no pueden ser infinitamente pequeños y están llegando a su límite. En palabras simples, a escalas extremas de nanómetros los electrones pierden su rumbo y función, cual ‘Harlem Shake atómico’.

Este problema fue predicho hace más de 30 años, cuando comenzó a investigarse a nivel teórico la llamada computación cuántica, un paradigma basado en el Cubit o bit cuántico.

El Cubit, sólo entendible en el ínfimo mundo de la física cuántica, contiene la información del sistema cuántico y puede tener dos o más estados posibles. En estas esferas, las cosas (aparentemente) pueden existir en dos lugares al mismo tiempo, o tomar direcciones opuestas al mismo tiempo. El uso de Cubits permite a los investigadores entrar en nuevas puertas lógicas, para llegar a nuevos algoritmos. Dicho de otro modo: cálculos enormes o problemas insolubles de la informática actual podrían resolverse con la computación cuántica.

En la computación tradicional un bit puede ser sólo 0 o 1, mientras que en la computación cuántica, el cubit puede ser 0, 1 y 0 y 1 a la vez, lo que permite realizar numerosas operaciones al mismo tiempo, según el número de Cubits. Algunos hacen un correlato entre la computación cuántica y los millones de sinapsis de nuestro cerebro, donde las partículas subatómicas (neuronas) habitan en un rango amplio de estados, por lo que las relaciones entre ellas son distintas y muchas.

“La computación cuántica se basa en poder usar Cubits para almacenar y procesar datos, usando los fenómenos de la mecánica cuántica para calcular. En teoría, deberíamos ser capaces de construir un computador completo en algunas décadas más”, dice a AméricaEconomía José Miguel Piquer, Ph.D. en Informática de la École Polytechnique de París, Director Científico y Estratégico del proyecto chileno CIRIC (Communication and Information Research and Innovation Center) e investigador de la Universidad de Chile. “Este aparato sería totalmente distinto a un computador digital, ya que se basa en probabilidades y en paralelismo masivo. La mecánica cuántica permite estar en más de un estado a la vez y es como un ‘universo mágico’ donde las historias posibles ocurren en paralelo”.

La computación cuántica podría aprovechar las especiales propiedades de la materia para realizar cálculos a nivel de átomos, sin la necesidad de un transistor, lo que permitiría hacer cálculos siderales en forma simultánea.

¿Dónde está?

“Nada de lo que ves en el mundo de la tecnología clásica puede prepararte para lo que se verá en la revolución de la tecnología cuántica”, decía hace algunas semanas Mike Lazaridis, co-fundador de BlackBerry y un reconocido adepto de la física cuántica; tanto es así, que en septiembre de 2012 lanzó el Quantum Nano Centre, instalaciones de primer nivel dentro del Institute for Quantum Computing de la Universidad de Waterloo, Canadá, con la intención de acelerar las disruptivas tecnologías que sustentan la informática cuántica.

Es más, junto al también co-fundador de BlackBerry, Doug Fregin, crearon el Quantum Valley Investments, un fondo privado de US$100 millones para apoyar investigaciones en el área.

El tema involucra a más compañías de las que la prensa tradicional informa. La compañía aeroespacial y de defensa estadounidense Lockheed Martin compró a la canadiense D-Wave, una de las más avanzadas en el tema, una computadora cuántica en US$10 millones, que será usada por Lockheed para desarrollar y testear sistemas complejos de radares espaciales y aéreos, así como otras tecnologías, como el caza de última generación F-35 Joint Strike Fighter. Entre los inversionistas de D-Wave están Jeff Bezos, fundador de Amazon, el banco Goldman Sachs y el fondo de inversión In-Q-Tel, relacionado con la Agencia de Inteligencia Central (CIA).

(Crédito foto: D-Wave Systems Inc.)

Lockheed ya contaría con un sistema de 128-Cubit de D-Wave y se encontraría trabajando en sistemas más grandes que podrían ser comerciales en uno o dos años, señala Kris Tuttle, fundador y CEO de SoundView Technology Group.

Las aplicaciones terrenales de la computación cuántica pueden tener objetivos y fines muy disímiles, desde aplicaciones bélicas, procesamiento de información genética, astronómica, cura de enfermedades y hasta los billones de combinaciones posibles en las proteínas del ADN.

Tan lejos, tan cerca

“El estado actual de la vanguardia es que muchos de los ‘ingredientes’ (de la computación cuántica) que se consideren pertinentes, se han demostrado de forma individual, y en algunos casos, los ingredientes se han combinado en el mínimo de dispositivos de prueba de concepto. El mayor obstáculo, en mi opinión, es la escalabilidad”, dice Jesse Berezovsky, catedrático de Física de la Universidad Case Western Reserve.

El problema no es menor, puesto que no existe claridad (aún) sobre cuándo finalmente se podrá contar con un computador cuántico comercial. Cada cierto tiempo se anuncia que en ‘5 a10 años’ esta tecnología estará disponible, no sólo para agencias de inteligencia, sino para la sociedad civil.

También existe una preocupación que atañe a quienes hacen esto posible: los ingenieros informáticos. “Para los informáticos como yo, la computación cuántica es una espantosa amenaza: el día que exista, echará por tierra toda la computación como la conocemos y habrá que inventar todo de nuevo, desde los lenguajes de programación hasta los sistemas de seguridad y comunicaciones”, finaliza Piquer.