Computación cuántica: cómo funciona y qué industrias la utilizan

Para entender la computación cuántica habría que remontarse a 1935, cuando el austriaco Erwin Schrödinger presentó un experimento mental para explicar la física cuántica. 

El célebre experimento se conoce como el Gato de Schrödinger, que describe el principio de superposición o de que las cosas pueden tener dos estados difusos a la vez. En este caso, el gato está en una caja y puede estar vivo, muerto o ambos.  

Pero el problema no es tan sencillo y por eso quienes son menos científicos recurren a la explicación que dio el recordado Sheldon de la serie "The Bing Bang Theory".

Sheldon le explicaba a Penny que su relación amorosa con Leonard bien podría ser buena o mala, pero no sabría cómo será realmente hasta que trate. 

Es decir, la computación cuántica toma un principio de la física cuántica: el de las probabilidades. Y con base a este principio, la tecnología cuántica intenta crear computadores superpotentes, capaces de procesar información a gran velocidad. 

PRIMICIAS responde cinco preguntas para entender por qué la computación cuántica es el futuro de la tecnología. 

¿Qué es la computación cuántica?

La computación cuántica es una tecnología que utiliza las leyes de la mecánica cuántica para resolver problemas muy complejos de los computadores clásicos. 

Los científicos apenas comenzaron a imaginar los primeros computadores cuánticos hace poco menos de tres décadas. 

IBM es una de las empresas que ha apostado por esta tecnología, tal como lo hizo en su momento con la Inteligencia Artificial con el computador Watson o con el uso de la Nube.

El gerente de IBM Ecuador, Andrés Maldonado, concuerda en que la computación cuántica es un tema complicado de explicar. 

Pero lo resume así: “Los computadores tradicionales funcionan con un concepto binario de ceros y unos, y con esa matemática binaria construyen los cálculos o procesan información. Mientras que en la computación cuántica, los estados de procesamiento pueden ser ceros, unos o los dos a la vez, como ocurre en la física cuántica”.

 ¿Cómo son los computadores cuánticos?

IBM mantiene un portal a nivel global con cientos de cursos gratuitos sobre las tecnologías y habilidades del futuro. 

En Skill Builds también hay un módulo sobre computación cuántica, que describe a los computadores de este tipo como “máquinas elegantes y que requieren menos energía que los PC tradicionales”. 

El procesador de un computador cuántico no es más grande que el encontrado en una laptop. Pero en cuanto al hardware, se trata de grandes estructuras del tamaño de un auto. Y necesitan estar en una especie de altar controlado con sistemas de enfriamiento a muy bajas temperaturas. 

A diferencia de los PC normales que trabajan con bits (unidades básicas de ceros y unos), los computadores cuánticos funcionan con cúbits o bits cuánticos que permiten procesar algoritmos cuánticos multidimensionales. 

Uno de los computadores de IBM, lanzado en 2021, es Eagle y el cual rompió la barrera de los 100 cúbits. “Un hito importante y de vanguardia”, asegura Maldonado, gerente de la empresa en el país.

Un bit cuántico o cúbit no es solo ceros o unos, sino ambos y todos los valores intermedios, es decir, aplican el principio de la mecánica cuántica: la probabilidad.  

IBM se ha trazado la meta de que en 2025 tendrá un computador cuántico de 4.000 cúbits. 

¿Por qué los computadores cuánticos son más potentes?

El simple hecho de funcionar con cúbits no hace la magia. Lo valioso es lo que pueden hacer estos cúbits: colocar la información cuántica en un estado de superposición, es decir, la combinación de todas las posibles probabilidades de un cúbit. 

Otro rasgo de estos computadores es que estos cúbits pueden ‘comunicarse desde distintas partes del mundo’. Esto se basa en otro principio de la física cuántica, el de entrelazamiento, que hará posible conexiones ultraseguras y de mejor rendimiento.

Hasta ahora, el entrelazamiento de los cúbits se ha hecho en un laboratorio, pero sigue siendo complicado mantener los cúbits entrelazados fuera de este entorno, es decir, separados por kilómetros y con interferencias reales.

¿Qué industrias están usando la computación cuántica?

Exxon Mobile se convirtió en 2019 en la primera compañía en investigar la computación cuántica con el fin de producir y transportar energía más limpia. 

Concretamente, la empresa está explorando los algoritmos cuánticos para abordar el problema de transportar gas natural, un combustible que emite hasta 60% menos gases de efecto de invernadero que el carbón. 

Pero, “transportar gas natural de forma eficiente y a tiempo no es como enviar zapatos deportivos. Es un punto crítico del proceso”, dijo Vijay Swarup, vicepresidente de investigación de la compañía hace dos años.

Según Swarup, el computador cuántico les permite simular modelos y cálculos de química cuántica más precisos, para descubrir nuevos materiales de captura de carbono más eficiente. 

También hay farmacéuticas y laboratorios que usan la tecnología para deducir cómo se comportan las proteínas del organismo. 

En tanto que Mercedes Benz está utilizando computadores cuánticos para diseñar mejores baterías para vehículos. 

Y en Ecuador, una de las mayores empresas privadas ya tiene acceso al computador cuántico de IBM, para explorar cómo realizar transacciones más seguras. 

¿Por qué es el futuro de la computación?

Richard Feynman ha sido designado como el padre de la computación cuántica y la nanotecnología. Este físico murió en 1988 pensando que esta tecnología sería la base de las futuras revoluciones. “La naturaleza no es clásica. Si quieres una simulación de la naturaleza, será mejor que lo hagas con mecánica cuántica”, dijo Feynman. 

Esta idea de Feynman es compartida por los principales gigantes tecnológicos como IBM, Google, Honeywell o Alibaba, que están en la carrera por desarrollar sistemas cuánticos. 

Detrás de ellos están las principales potencias, Estados Unidos, China y varios países de la Unión Europea (UE). 

Nadie domina aún esta carrera, pero Estados Unidos lidera la posibilidad de comercializar computadores y aplicaciones cuánticos. Además, tiene al Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST, por sus siglas en inglés) trabajando desde 2016 en algoritmos que protejan la información de los futuros computadores cuánticos. 

Según la consultora McKinsey, la tecnología cuántica generará un mercado por más de USD 1.000 millones en 2035.