14. Computación cuántica: La física del tercer milenio

La computadora cuántica de Google ha sido comparada con el primer vuelo en la historia de la humanidad: el aeroplano de los hermanos Wright no parecía muy práctico cuando sobrevoló durante doce segundos las colinas de Kitty Hawk, pero nos demostró a los seres humanos, tras 300.000 años posados sobre la tierra, que podíamos volar.

La supremacía cuántica, como la ha bautizado Google, se dilucidará a lo largo de los próximos años. Parecía algo reservado a los expertos en Física hasta que el gigante de Mountain View presentó su disruptiva computadora en sociedad. Y no lo hizo en una convención de desarrolladores, ni en un teatro de Silicon Valley, sino en la prestigiosa revista científica Nature.

La física cuántica, desarrollada hace más de un siglo por Max Planck y Albert Einstein, está en el origen del anuncio de Google. La electrónica, el láser y la nanotecnología son algunas de las aplicaciones que tuvo a lo largo del siglo XX. El doble salto mortal viene ahora con la supercomputadora cuántica.

Su importancia es tal que no solo es cuestión de Estado en los países más avanzados del mundo, sino también la gran apuesta de las mayores corporaciones mundiales
Igor Blanco, Doctor en física y senior manager de Análisis de Datos e Inteligencia Artificial de KPMG en España

Los procesadores y otros elementos de los ordenadores actuales, nos explica Igor Blanco, se basan en la electrónica digital, que podemos decir es la aplicación práctica del álgebra de Boole: el uso de 1 y 0 como base de puertas lógicas. Y este 1 y este 0 vienen a significar que tengo un electrón en un sitio o que no lo tengo. O está o no está. Esto es así porque los electrones son fermiones, un tipo de partícula subatómica que no soporta la superposición de estados o, dicho de otra forma: no puede haber dos fermiones en el mismo lugar.

Y aquí es donde entra la belleza de la mecánica cuántica, ya que es capaz de explicar fenómenos y comportamientos de la luz, la fotónica, donde el protagonista son los bosones, que son partículas con energía, pero sin masa (partículas de luz) que sí permiten dicha superposición.

Es decir, dos bosones sí pueden estar en el mismo lugar. Esto provoca la ruptura de la dicotomía de tener solo dos estados: 1-0 (sistema de numeración binario o BIT) a un escenario donde tenemos cuatro posibilidades: 11-00-10-01 (sistema cuántico o QUBIT) que invalida los postulados de Boole generando una capacidad que escala mucho más rápido (exponencialmente) respecto a un sistema binario, ya que tiene 4 posibilidades en vez de 2.

“Estoy convencido de que su llegada es imparable y significará un punto de inflexión, un cambio de paradigma, en la historia de la humanidad. Su importancia es tal que no solo es cuestión de Estado en los países más avanzados del mundo, sino también la gran apuesta de las mayores corporaciones mundiales como Google o IBM”, explica Igor Blanco, doctor en física y senior manager de Análisis de Datos e Inteligencia Artificial de KPMG en España.

Google, además de anticiparse y sorprender al estilo de los anuncios de Tesla o Apple, lo ha hecho con la aureola de un gran avance científico. “Ha sido un movimiento estratégico de Google ya que han conseguido refrendar en una revista de gran prestigio como Nature un gran descubrimiento que no ha conseguido aún IBM, su gran competidor en este campo. Han ganado mucha credibilidad y este es un aspecto que tiene gran valor para cualquier empresa”.

Festina lente, decían los romanos. “Apresúrate despacio”. Es la paradoja de la computación cuántica. Nos permite hacer operaciones complejísimas en décimas de segundo y simular procesos en donde intervengan billones de datos. Pero la producción de estos grandes ordenadores y su utilización por parte de las distintas ramas de la ciencia y la tecnología se irá viendo a lo largo de las próximas décadas de forma paulatina, inaugurando una nueva era cuyas ramificaciones son aún difíciles de aventurar.

“La computación cuántica abre la puerta a resolver rápidamente problemas que de otra forma se tardarían décadas, cientos o miles de años si usáramos los mejores ordenadores actuales
Igor Blanco, Doctor en física y senior manager de Análisis de Datos e Inteligencia Artificial de KPMG en España

“La computación cuántica abre la puerta a resolver rápidamente problemas de mucha dificultad de cálculo que de otra forma se tardarían décadas, cientos o miles de años si usáramos los mejores ordenadores actuales”, subraya el experto de KPMG.

Disciplinas de gran impacto social, como la Medicina, serán las primeras en beneficiarse de la aplicación práctica de la tecnología cuántica. Pero también en la física de partículas, la ingeniería de materiales, la astronomía, la meteorología, las matemáticas…  “La lista abarca prácticamente todas las áreas de conocimiento”, según Igor Blanco.

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¿En qué casilla de salida parte España ante esta disrupción tecnológica? Según Igor Blanco, el nivel es muy alto y contamos con centros de investigación líderes a nivel mundial, como el Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO), el Barcelona Supercomputing Center / Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS) y el Quantum Technologies for Information Science (QUTIS) en Bilbao.

En la carrera por implantar esta tecnología podemos fijarnos en los avances que pronostican las grandes empresas como Google o IBM, pero un dato revelador son las patentes cuánticas registradas hasta ahora. China acumula el 43% de ellas, según Nature, seguida de cerca por Estados Unidos. Japón, Canadá, Corea del Sur, Reino Unido y Australia también están registrando innovaciones en tecnología cuántica.

La investigación se desarrolla tanto en un centenar de centros universitarios de todo el mundo como por parte de empresas privadas. Además de Google e IBM, ya invierten en qubits Alibaba, Hewlett Packard, Tencent, Baidu y Huawei. Mientras en Estados Unidos se avanza más en computación, en China la apuesta se centra en su desarrollo en redes de comunicación. La última BigTech en apuntarse a la carrera cuántica ha sido Amazon, que antes de que terminara 2019 lanzó Amazon Braket, una plataforma en la nube donde invita a empresas e investigadores a probar esta tecnología.

A nivel gubernamental, España está inmersa junto al resto de la comunidad internacional en una carrera contrarreloj por hacerse con esta tecnología, ya que las primeras aplicaciones prácticas están precisamente en el campo de las comunicaciones y la criptografía: un protocolo de comunicación cuántico no se puede hackear ya que cualquier intervención sobre el mismo lo modifica y se convierte en otra cosa. Así que da igual la forma sobre la que intervienes sobre él: nunca podrás acceder a la información que transmite.

En el ámbito empresarial, ya hay compañías que comercializan chips cuánticos para generar protocolos de encriptación ultraseguros. La clave en criptografía, apunta Igor Blanco, está en la generación de números aleatorios ultrapuros, que hacen inútil el uso de algoritmos e incluso modelos físicos clásicos para su descifrado. Una aplicación de la física cuántica que hará inexpugnables nuestras operaciones online.

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