A ver, ¿tú qué sabes de las computadoras cuánticas?

Satya Nadella, el CEO de Microsoft, llama a la computación cuántica una de las tres tecnologías emergentes que cambiarán radicalmente el mundo, junto con la inteligencia artificial y la realidad aumentada. Pero es más fácil describir la importancia de la computación cuántica (es decir, su importancia potencial, porque apenas existe ahora) que decir lo que es. Esta guía te puede ayudar a entender esta tecnología.

¿Qué es?

Es una máquina que usa propiedades mecánicas cuánticas para realizar sus cálculos. Estos dispositivos fueron concebidos por primera vez en los 80 por, entre otros, el Nobel Richard Feynman. Pero fue hasta finales de los 90 que las primeras rudimentarias computadoras fueron construidas por investigadores. Y es solo en la última década que se ha avanzado hacia la creación de máquinas más grandes y potentes.

¿Cuál es su atractivo?

En el largo plazo, podrían hacer que la supercomputadora más rápida de hoy se vea como un ábaco. Las tareas con mayor potencial son en el desarrollo de catalizadores químicos, optimización del rendimiento de carteras, nuevos modelos de aprendizaje automático y para descubrir medicamentos.

¿Quién las está construyendo?

D-Wave Systems, una firma canadiense, se convirtió en la primera en vender computadoras cuánticas en 2011, aunque su utilidad se limita a ciertos tipos de problemas matemáticos. IBM, Google, Intel y Rigetti Computing, startup en Berkeley, California, han creado computadoras cuánticas en funcionamiento y las rentan a empresas e investigadores a través de la nube. Intel comenzó a enviar un chip cuántico superconductor a investigadores, y también ha creado una computadora cuántica mucho más pequeña, pero mucho menos poderosa. Microsoft tiene un programa bien financiado para construir una computadora cuántica utilizando un diseño inusual que podría hacerla más práctica para aplicaciones comerciales. China está construyendo un Laboratorio Nacional de 10 mil millones de dólares para Ciencias de la Información Cuántica.

¿Cómo funcionan?

Las computadoras cuánticas usan pequeños circuitos para realizar cálculos, un poco como las computadoras normales. Pero también usan dos fenómenos cuánticos llamados superposición y enredo. Las computadoras comunes procesan información en unidades llamadas bits, que pueden representar uno de los dos estados posibles, cero (0) o uno (1), que corresponden a si una pequeña parte del chip de la computadora, llamada compuerta lógica, está abierta o cerrada. Por el contrario, las computadoras cuánticas usan bits cuánticos o qubits. Los qubits pueden representar tanto un 0 como un 1 al mismo tiempo. De modo que dos qubits pueden representar cuatro números simultáneamente. Eso es la superposición.

Bien, ¿y qué es enredo?

Al diseñar una computadora estándar, los ingenieros pasan mucho tiempo tratando de asegurarse de que el estado de cada bit sea independiente de los de todos los demás bits. Pero en una computadora cuántica, cada qubit influye en los otros qubits, trabajando juntos para llegar a una solución. La superposición y el enredo ("entanglement") dan a las computadoras cuánticas la capacidad de procesar mucha más información mucho más rápido.

¿Cuándo tendré mi computadora cuántica?

No muy pronto, por dos obstáculos, uno de las cuales es la potencia de cálculo. Entre las computadoras cuánticas universales construidas hasta ahora (universal significa que no se limita a resolver solo ciertos tipos de problemas matemáticos), Google tiene la mayor, con 72 qubits; IBM e Intel han creado unas con unos 50. Google está cerca de que estas máquinas puedan hacer más de lo que una computadora clásica, un hito conocido como "supremacía cuántica". Pero incluso esas primeras aplicaciones pueden ser muy especializadas. Un nuevo modelo de D-Wave tiene 2 mil qubits y vale 15 millones de dólares.

¿Cuál es el otro problema?

Errores, muchos de ellos. Los científicos sólo han podido mantener los qubits en estado cuántico por fracciones de segundo, en muchos casos un periodo de tiempo demasiado corto para ejecutar un algoritmo completo. Y cuando los qubits caen del estado cuántico, los errores se cuelan en sus cálculos. Estos errores deben corregirse con la incorporación de más qubits, pero hacerlo puede consumir tanto poder de cómputo que anula la ventaja de usar una máquina cuántica.

Entonces, ¿qué hemos sacado de todo esto?

Mucho. La investigación en informática cuántica está superando los límites de la ciencia fundamental; científicos están generando algoritmos que sean adecuados para futuras máquinas. Otros desarrollan maneras de simular computadoras cuánticas en computadoras clásicas, esfuerzos que ya están dando algunos beneficios. Empresas como Cambridge Quantum, 1Qbit, QxBranch y QC Ware se especializan en estos algoritmos, y Microsoft, IBM, Google y Rigetti también tienen investigadores para en ellos.