Aunque el siglo XXI se ha caracterizado por importantes avances a nivel social, político y económico, no queda duda de que el progreso más relevante es aquel relacionado con la innovación tecnológica y la búsqueda incesante por un rendimiento superior en diferentes procesos, tanto cotidianos como industriales. Ejemplo de dicha innovación es lo que está sucediendo con el desarrollo de computadores cuánticos, los cuales prometen superar las limitaciones de la computación tradicional y alcanzar así la anhelada ventaja cuántica. En este artículo de Futuro Eléctrico te contaremos todo sobre ella, ¡no te lo pierdas!
Tabla de contenidos
¿Qué es la computación cuántica?
Lo primero que hay que mencionar sobre la computación cuántica es que esta es entendida como una línea de la informática que parte de importantes preceptos físicos —como el estudio de las partículas atómicas y subatómicas— para lograr el desarrollo de computadores superpontentes. Este tipo de computación implementa dos algoritmos principales: el algoritmo del temple cuántico (1989) y el algoritmo de Shore (1994). Sus dos pilares son el entrelazamiento cuántico y la superposición.
Con el fin de superar los limitantes de la computación tradicional y como la principal diferencia entre las dos clases de computadoras, los ordenadores cuánticos utilizan las leyes de la mecánica cuántica para generar y procesar información desde los bits cuánticos. Estos bits tienen la capacidad de estar en la superposición de 0 a 1 a la vez, lo que les permite procesar la información en cuestión de segundos y superar cualquier sistema de cifrado y codificación actual.
De acuerdo con lo anterior, este tipo de computadoras resultan mucho más rápidas y eficientes que las computadoras tradicionales, además de que suponen un hito importante para la teletransportación y la criptografía cuántica.
¿Qué es la ventaja cuántica?
Ya teniendo claras algunas de las características primordiales de este sorprendente tipo de computación, es momento de definir a la ventaja cuántica. Esta es una de las teorías cuánticas, ya que se refiere a la búsqueda por una etapa en la que esta computación supere el rendimiento de la computadora tradicional.
De acuerdo con lo anterior, la ventaja cuántica se entiende como una mejora significativa en los tiempos de ejecución de los algoritmos cuánticos frente a la ejecución práctica de algoritmos tradicionales. Esto significaría, entonces, el crear una máquina capaz de resolver problemas cuya solución es inalcanzable para los computadores tradicionales, por lo menos dentro de un plazo abarcable.
Con el fin de que la ventaja cuántica sea una realidad concreta y alcanzable, empresas como IBM y Google han desarrollado una consistente investigación para la corrección de errores en la computación cuántica, especialmente aquellos relacionados con los errores de cambio de fase y cambios de bit cuánticos. Esto debido a que, para escalar la computación cuántica, es fundamental desarrollar una ventaja cuántica sin tolerancia a fallas, promoviendo un uso más profundo y amplio de los cúbits.
El poder de la ventaja cuántica: estado actual
Es importante resaltar que no ha sido fácil el demostrar aplicaciones realmente útiles de la ventaja cuántica, debido a que las computadoras actuales de este tipo siguen siendo muy propensas a errores y demasiado pequeñas para resolver los grandes problemas que supondrían la superación de la computación tradicional.
Sin embargo, el proceso continúa dando lugar a avances importantes. Ejemplo de ello es el avance presentado por Google, en el que afirma haber alcanzado la supremacía cuántica mediante el desarrollo de un hardware avanzado. Para ello, han sometido a una dinámica específica a 53 cúbits, de tal forma que le permite el imitar procesos que para una computadora tradicional no son posibles.
También lo es una de las más recientes investigaciones publicadas por la revista Nature, en la cual se demuestra cómo un procesador de 127 cúbits tiene la capacidad de medir valores esperados en física, incluso teniendo en cuenta los errores comunes y el hecho de que la mencionada capacidad ya está presente en computadores cuánticos comerciales.
De acuerdo con lo anterior, la investigación resalta que el alcance de la ventaja cuántica no estaría definido por la velocidad de procesamiento, sino por la capacidad, tal y como lo mencionan los autores:
“Ninguna computadora clásica tiene suficiente memoria para codificar las posibilidades calculadas por los 127 cúbits”, afirman los autores. Wendin y Bylander lo comparten: “La ventaja cuántica fundamental aquí es la escala en lugar de la rapidez: los 127 cúbits codifican un problema para el cual ninguna computadora clásica tiene suficiente memoria”.
Aunque los datos obtenidos no son suficientes para lograr la ventaja cuántica, si demuestran que las computadores cuánticas actuales sí pueden proporcionar valor si se aplica la mitigación de errores. Con este proceso realizado, las nuevas máquinas serán capaces de simular grandes sistemas, cada vez más eficientes.
Retos técnicos de la computación cuántica
Como mencionamos anteriormente, para llegar a la famosa ventaja cuántica deben resolverse algunos problemas que, hoy en día, constituyen limitaciones importantes.
En primer lugar, uno de los mayores retos consiste en lograr obtener mejores cúbits y un control más certero sobre las operaciones realizadas a través de ellos. Si no se cumple con esos requisitos mínimos, es muy difícil escalar hacia la corrección de errores y, mucho menos, lograr una hoja de ruta clara para un futuro cuántico responsable, evitando riesgos como el apocalipsis cuántico.
En segundo lugar, de acuerdo a los estudios realizados por IBM, la computación cuántica hoy se enfrenta a otros tres problemas clave que les evitarían la resolución de problemas útiles: por ahora no se ha desarrollo un método realmente efectivo que permita tratar el ruido cuántico; falta aún un avance importante que permita escalar los cúbits a números grandes y, aunque la capacidad es supremamente importante, aún queda el alcanzar una velocidad suficiente que sea medida en operaciones de capa de circuito por segundo.
Palabras finales
Aunque por el momento no se ha logrado la ventaja cuántica y los retos técnicos que debe enfrentar suponen un desafío bastante exigente, las posibilidades de lograr una computación cuántica resistente a fallos sigue siendo bastante alcanzable, especialmente cuando a ella se integran tecnologías tan relevantes como la inteligencia artificial.
Y tú, ¿cuál crees que será el futuro de la computación cuántica? ¿crees que se logrará alcanzar la supremacía? ¡Te leemos!