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La computación cuántica despega

Escrito por Jose Manuel Huidobro el 12/11/2019 a las 19:39:50
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(Ingeniero de Telecomunicación)

Recientemente, el 15 de octubre de 2019, la compañía IBM anunciaba la disponibilidad de un ordenador cuántico, el más grande y potente de forma comercial. Un ordenador de 53 qubits (o cúbits), que entraría en operación durante octubre de este año para sus clientes de computación cuántica. No es el más grande del mundo, pues Google dispone de uno de 72 qubits, pero que es solo para uso propio y que no está disponible para uso de otras compañías.

 

 

Este nuevo ordenador cuántico es el decimocuarto de IBM, que compite contra compañías como Google, Microsoft, Honeywell, Rigetti Computing, IonQ, Intel y NTT, que llevan también algunos años desarrollando proyectos centrados en computación cuántica.

 

 

Aunque se ha realizado este anuncio, a día de hoy, la computación cuántica sigue más dentro del campo experimental –lleva desarrollándose desde 1998– puesto que aún depende de otros factores que pueden afectar su desempeño, como es la refrigeración de las máquinas, que debe ser cercana al cero absoluto. Lo que es un hecho, es que este tipo de ordenadores son capaces de resolver problemas que, prácticamente, son imposibles para cualquier otro tipo de ordenador tradicional.

 

 

De una forma muy simple, se puede decir que un ordenador clásico, digital, se basa en transistores (que forman parte de los microchips que lo componen), además de en bits; su capacidad y velocidad de proceso viene determinada por el número de éstos, cuanto más alto sea, mayor será; pero ello tiene un límite, pues si bien los transistores son cada vez más pequeños (Ley de Moore), ello tiene un límite y si se sobrepasase ya no se seguirían las leyes de la física newtoniana, sino la de la física cuántica y no podrían funcionar. Además, el software también tiene sus limitaciones.

 

 

La solución a este problema viene con los ordenadores cuánticos, un avance significativo, que usan las propiedades de las partículas subatómicas, como son los electrones y los fotones (qubits), que tienen una serie de propiedades, como es que su estado no solo puede representar un 0 o un 1, sino que puede ser 0 y 1 a la vez, por lo que con ellos el crecimiento de capacidad con el aumento de “qubits” no es lineal como en el caso de emplear “bits”, sino exponencial. Por ejemplo, con 1 bit tenemos un estado (0 o 1), con dos 2, con diez, 10, con veinte, 20, mientras que con 10 qubits, tenemos 210 = 1.024 y con 20 qubits: 1020 = 1.048.576, y así sucesivamente. Como se puede apreciar, la diferencia es más que notable y al añadir nuevos qubits la capacidad se dispara exponencialmente.

 

 

Para estas partículas subatómicas se presentan dos modelos diferentes: superposición (una misma partícula puede estar en múltiples estados al mismo tiempo), y entrelazado (un par de partículas evolucionan de la misma manera, están sincronizadas), lo que puede utilizarse, en condiciones controladas, para aumentar la capacidad y potencia de los ordenadores basados en ellas.

 

 

Con ellos su capacidad supera los límites de los ordenadores digitales, y pueden utilizarse para resolver problemas que requieren gran potencia de cálculo, como son el estudio de nuevos materiales, nuevos fármacos, inteligencia artificial, análisis y cálculos económicos complejos, predicción del tiempo y modelos del cambio climáticos, seguridad en la nube, criptografía, etc. abriendo el camino a nuevos desarrollos en el campo científico, de la innovación y el comercial.

 

 

Actualmente, la industria farmacéutica es una de las que más se benefician de esta tecnología. La razón es que para elaborar algunos medicamentos hay que calcular muchas variables. Un ordenador convencional puede realizar multitud de combinaciones, pero de manera lenta. Un ordenador cuántico reduce la espera y puede generar mejores resultados. Esto mismo puede aplicarse a otros campos, como el desarrollo de nuevos materiales por parte de la industria, como es el desarrollo de nuevas baterías para los automóviles eléctricos, acelerando todo el proceso y proporcionando una fiabilidad de resultados nunca visto.

 

José Manuel Huidobro

Ing. d eTelecomunicación