De que se trata y qué es la tecnología cuántica

La salud, la movilidad y la ciberseguridad podrían ser sus posibles aplicaciones, la computación cuántica promete revolucionar todo lo que hasta el momento conocemos en cuanto a tecnología. Aunque, hasta el momento, su desarrollo se encuentra en etapa embrionaria viene cobrando un fuerte auge.

Las nuevas computadoras cuánticas prometen resolver en apenas un par de segundos tareas que serían casi imposibles para los clásicos ordenadores.

Una de las primeras firmas en lanzarse a comerciar computadores cuánticas es IBM quien se encuentra promocionando el Q System One. Se trata de un cubro de cristal de unos 3 metros por 3 metros que cuenta con 20 qubits, disponible prontamente para empresas e investigación.

Supercomputadoras con tecnología cuántica

Una computadora cuántica se basa en el principio de superposición de la materia y el entrelazamiento cuántico. La tecnología cuántica se vale de la mecánica cuántica para ir más allá de lo que hoy conocemos como computación. Esta nueva tecnología permite realizar diversas tareas en simultáneo.

A diferencia de la informática tradicional, la computación cuántica utiliza como unidad de medida el Qubit en lugar del Bit. A diferencia de este último, el Qubit admite la superposición coherente de ceros y unos, digitos sobre los que se basa el sistema binario que controla la informática actual.

Así, el Qubit puede ser tanto cero como uno al mismo tiempo y en proporciones diferentes. Esta multiplicidad de estados da lugar a que un ordenador cuántico de tan solo treinta Qubits pueda realizar diez billones de operaciones por segundo.

Cómo funciona una computadora cuántica

La principal limitación de las computadoras cuánticas hoy en día son sus condiciones de uso.  Estas supercomputadoras son hiper sensibles y requieren de condiciones de presión casi inexistentes, aislamiento respecto del campo magnético terrestre y temperatura ambiente próxima al cero absoluto, para no arrojar errores de funcionamieto.

Al interactuar con particulas externas, las computadoras cuánticas pueden originar fallos de medición y el consecuente borrado de las superposiciones de estados. Además, al funcionar en intervalos cortos de tiempo, la información daña y no puede almacenarse. 

Principales aplicaciones de la tecnología cuántica

La aparición de las tecnología cuántica podría revolucionar ciertas áreas áreas en las cuales se hace un uso intensivo de la computadora: seguridad informática, la creación de nuevos materiales, la biomedicina y la economía. 

Entre los beneficios más importantes de la tecnología cuántica podemos señalar:

• Finanzas: posibilitaría la detección efectiva de fraudes y simulaciones, además las empresas optimizarían sus carteras de inversión.
• Salud: desarrollo de nuevos medicamentos y tratamientos personalizados genéticamente, sumados a la investigación del ADN.
• Ciberseguridad: se producirían avances en la encriptación de datos, por ejemplo el nuevo sistema Quantum Key Distribution (QKD), para el envío de información sensible mediante señales luminosas que posibilita la detección de de intromisiones en el sistema.
• Movilidad y transporte: por ejemplo, para el diseño de aviones más eficientes como lo hace Airbus. También el sistema de planificación del tráfico y la optimización de rutas se favorecerían con la aplicación de los Qubits.

Ordenadores cuánticos, tecnología exótica

La tecnología cuántica necesita de un hardware preciso, que se construye con piezas muy específicas que unas pocas empresas fabrican. Estas piezas tienen un elevado costo de producción y sus plazos de entrega son muy extensos. 

Sal Bosman, CEO de Delft Circuits, indica que:

Actualmente, no existen computadoras cuánticas en términos absolutos. La industria se encuentra en su etapa embrionaria, pero en pleno auge.

El lider de la firma holandesa dedicada a la fabricación de herramientas tecnológicas para controlar bits cuánticos, agrega:

La promesa de la computación cuántica es muy poderosa y se mueven miles de millones de euros en inversiones, pero todavía no existe una prueba de concepto.

Por ejemplo, existen compañías como Atos que pueden desarrollar computadoras con tecnología cuántica con 42 Qubits. Para tal fin, requieren de 48 terabytes de memoria RAM. A su vez, por cada Qubits que se adiciona, la memoria RAM debe duplicarse y ello provoca grandes problemas al instante. 

Por su parte, Sal Bosman comenta que los problemas conceptuales de las computadoras cuánticas se multiplican al trasladarlas a un entorno real.

La cantidad de sistemas físicos que pueden controlarse en un entorno de laboratorio hasta el nivel requerido para realizar incluso las demostraciones más básicas del procesamiento de información cuántica es bastante limitada en la actualidad.

Y concluye que:

La computación cuántica se encuentra en una etapa de desarrollo similar a la de la computación clásica durante la década de los cincuenta. Todavía hay preguntas fundamentales de investigación que deben responderse sobre cómo funcionan estos dispositivos, cómo podemos mejorarlos y cómo podremos usarlos antes de hablar sobre su producción en masa.

Desafíos de la tecnología cuántica

Podemos señalar que son cuatro los más importantes desafíos en los que están trabajando las empresas desarrolladoras de computadoras cuánticas. Aquí van:

1. Qubits de mayor calidad: esto permitirá dilatar la vida útil de la información cuántica y llevar a cabo operaciones más complejas con ella.
2. Sistema de corrección de errores: que ayudará a garantizar resultados correctos.
3. Nuevas herramientas para controlar con precisión lo Qubits y los errores, para poder realizar con ellos operaciones lógicas.
4. Mayor desarrollo de la arquitectura de los ordenadores cuánticos, como la electrónica de control, el procesador de control cuántico o los compiladores cuánticos.