¿Qué es y para qué sirve una computadora cuántica?

Durante el Consumer Electronic Show (CES) 2019, IBM presentó la que presume ser la primera computadora cuántica para uso comercial del mundo, pero ¿qué es y para qué sirve una computadora cuántica?

La computación cuántica, explica el embajador de IBM Q, Mauricio García, es una tecnología que es estudiada desde la década de los 80 y tiene la finalidad de resolver problemas que para una computadora clásica son inalcanzables.

¿Qué es?

En entrevista para El Financiero, García explicó que una computadora clásica trabaja con modelos de información representados por bits. Esos bits tienen el valor de 0 (cero) y 1. El cómputo cuántico, a diferencia del tradicional, procesa la información mediante qubits, que pueden representar tanto a 1 como a 0, pero también la combinación entre esos valores (0 y 0; 1 y 1; 0 y 1).

Lo anterior se llama superposición. Dicha superposición, explica el especialista, no significa que la computadora cuántica sea precisamente más rápida, pero sí que tiene un alcance mayor de procesamiento de información.

"Cuando crecemos los qubits crecemos exponencialmente nuestra capacidad de representación y cálculo. Eso nos hace creer que podemos diseñar algoritmos capaces de aprovechar esa característica de la física cuántica para tratar problemas que con el cómputo clásico son intratables porque es el espacio es muy grande", dijo.

"Hablamos de problemas de optimización logística o simulación de moléculas que si quisiéramos resolver de forma exacta con una computadora tradicional tardaríamos millones de años", añadió

¿Cómo es?

IBM señala que ha demostrado que es factible utilizar los conceptos del cómputo cuántico fuera de un laboratorio y que en 5 o 3 años existirán las características y casos de uso para ambientes más productivos, con lo que se puede generalizar el uso de las computadoras cuánticas.

Por ahora lo que IBM presentó se llama Q System One. Es la primera computadora cuántica de uso comercial diseñada con un chip cuántico de 20 qubits. Ese chip, para su funcionamiento, requiere estar aislado de cualquier ruido y necesita materiales hiperconductores y fríos a una temperatura de 273 grados centígrados bajo cero.

Para lograrlo se creó una caja de cristal de museo que logra aislar al sistema de cualquier condición externa y en el centro se construyó un cilindro plateado que es el refrigerador que mantiene el sistema a la temperatura antes mencionada. La computadora está conectada a la nube de IBM y trabaja mediante un software de código abierto llamado Qiskit. La computadora vive realmente dentro del cilindro.

¿Para qué sirve?

Desde 2017, detalló el vocero de la firma, IBM trabaja con empresas como Samsung, JP Morgan y Daimler que invierten en la investigación de esta tecnología para ser los primeros en utilizarla en el futuro.

Gabriela Cruz Thompson, jefa de personal de Intel Labs, comentó en entrevista para El Financiero que en Intel trabajan desde 2015 en investigación coordinada con la Universidad Técnica de Delft (Delft University of Technology) en Holanda, para descubrir posibles utilidades. Hoy día cuentan con un prototipo de 49 qubits en su laboratorio.

Un primer caso de uso posible es el diseño de materiales. Mauricio García de IBM indica que ese campo se dedica actualmente a descubrir mejores materiales para la construcción de componentes tecnológicos.

"Si somos capaces de entender, mediante cómputo cuántico, la interacción mediante una partícula subatómica dentro de una molécula y llegamos a diseñar nuevos materiales en lugar de descubrirlos, habrá puntos interesantes", explicó.

Otro campo en el que avanza la investigación es la optimización de procesos financieros que hoy son tratados de manera aproximada. "Por ejemplo el modelado de riesgo financiero. Son problemas que se tratan de forma aproximada y no exacta por que se requieren capacidades de cómputo muy grandes", dijo.

Gabriela Cruz Thompson, de Intel, señaló que una de las industrias que más se podrían beneficiar del uso de la computación cuántica es la farmacéutica, ya que actualmente la simulación de moléculas químicas para el desarrollo de nuevos medicamentos.

"Hoy día es casi imposible simular la molécula de agua, que son dos átomos de hidrógeno y uno de oxigeno, muy simple. Pero es algo que las computadoras de hoy día no pueden simular. Esperamos que más con esta tecnología podamos simular moléculas más complicadas para el desarrollo de fórmulas químicas", dijo.

"Las farmacéuticas se pasan hasta cinco años generando nuevas formulaciones para atacar enfermedades y existe esperanza de que esta tecnología ayude a simular las formulas químicas y acelerar el proceso de creación de medicinas", agregó.

Poder trabajar en la simulación química e interacción entre moléculas para generar medicamentos podría acelerar los procesos al grado de no tener que experimentar con personas o animales los fármacos para tenerlos listos.

En la segunda mitad del año, anunció el vocero de la tecnológica, IBM establecerá un centro de cómputo que dará servicio con estas computadoras a los miembros de una red de investigadores que buscarán generar más casos de uso posibles.

Ambos especialistas coincidieron en que se prevé que en cinco años estas colaboraciones den como fruto aplicativos que demuestren que se pueden resolver problemas que hoy no logra el cómputo clásico.