¿Qué es la "ventaja cuántica" y de qué manera puede beneficiar a las empresas?

Antes del 19 de febrero de 2025, la mayoría de las personas no habría oído hablar del nombre Majorana. Ese día, Microsoft anunció que había creado el primer chip impulsado por “qubits topológicos”. Estos qubits (bits cuánticos), dijo la empresa, fueron construidos alrededor de partículas elusivas denominadas “fermiones de Majorana”, en honor al físico italiano Ettore Majorana.

Las computadoras cuánticas dependen de qubits que codifican los 0s y 1s de la información, pero también utilizan las propiedades singulares de los átomos y otras partículas del mundo microscópico para resolver problemas matemáticos complejos con los que una computadora tradicional tendría dificultades, o para resolverlos mucho más rápido. El enfoque de los qubits topológicos de Microsoft es solo uno de los métodos que las empresas y el mundo académico están persiguiendo para construir estas máquinas del futuro.

Una vez completamente desarrolladas, las computadoras cuánticas deberían sobresalir en tareas que requieren pasar por una multitud de probabilidades para encontrar la mejor opción. Supongamos que una aerolínea quisiera calcular la mejor ruta entre Sídney y Nueva York optimizando el consumo de combustible de la aeronave y la duración del vuelo. Una computadora cuántica sería capaz de analizar rápidamente muchos escenarios diferentes y encontrar la mejor opción. Lo mismo ocurriría si una empresa farmacéutica necesitara crear una nueva molécula posicionando los átomos de la manera correcta durante el proceso de desarrollo de un nuevo fármaco.

Nuevos materiales, mejores predicciones sobre las fluctuaciones de los mercados financieros, fabricación y diseño mejorados: las computadoras cuánticas tienen el potencial de abrir muchas nuevas puertas para las empresas de todo el mundo. La inteligencia artificial (IA) debería potenciar aún más las capacidades de la computación cuántica.

Varias empresas tecnológicas, incluidas Google, IBM, Microsoft, Quantinuum, IonQ, PsiQuantum, así como laboratorios universitarios de todo el mundo, han logrado avances impresionantes en hardware cuántico, software y algoritmos durante la última década. Si el anuncio de Majorana de Microsoft es el avance que la empresa asegura, podría acelerar el cronograma de desarrollo de computadoras cuánticas totalmente funcionales. Los investigadores creen que los dispositivos basados en Majorana serían más fáciles de escalar que otras tecnologías y menos propensos a errores.

Aunque algunos investigadores siguen siendo escépticos sobre ciertos elementos de las noticias de Majorana de Microsoft, las acciones de las empresas de computación cuántica subieron en los días posteriores al anuncio. De manera más general, las personas en conferencias y eventos que estaban, aunque sea remotamente, relacionados con discusiones sobre la cuántica han comenzado a incorporar casualmente el término "fermiones de Majorana" en sus conversaciones. Incluso los medios de comunicación más tradicionales han estado cubriendo los esfuerzos recientes de los investigadores para llevar esta tecnología emergente más allá de los límites conocidos.

Las computadoras cuánticas no reemplazarán a las computadoras tradicionales, pero podrían superarlas en ciertas tareas. Específicamente, prometen ser especialmente útiles en medicina, química, ciencia de materiales, finanzas y manufactura. No es de extrañar que gobiernos, el mundo académico y empresas privadas hayan estado invirtiendo en esta tecnología y fomentando el talento necesario para construir una computadora cuántica a gran escala.

Sin embargo, se necesita más inversión y apoyo de este tipo. Aunque la conciencia sobre la cuántica parece estar aumentando globalmente, debemos mejorar el nivel de comprensión sobre dónde estamos con la tecnología y qué tan cerca estamos de la ventaja cuántica, que es cuando una computadora cuántica puede resolver un problema real del mundo que una computadora tradicional no puede.

Aunque el trabajo sobre la teoría de la información cuántica comenzó en la década de 1960, la posibilidad de construir computadoras cuánticas fue discutida por primera vez dos décadas después. En 1980, el físico estadounidense Paul Benioff y el matemático ruso Yuri Manin, trabajando de forma independiente, describieron matemáticamente la posibilidad de crear una máquina que aprovecharía las leyes de la mecánica cuántica. En 1982, el físico estadounidense Richard Feynman llevó la discusión un paso más allá con un artículo en el que argumentaba que se necesitaría una computadora cuántica para simular eficazmente la complejidad de la naturaleza. Esto motivó a los investigadores a empezar a llevar la teoría a la práctica.

Actualmente, Google, IBM, Rigetti Computing y algunas otras empresas apuestan por los qubits superconductores. Este enfoque se basa en circuitos eléctricos de material superconductor, donde, a cierta temperatura crítica, la resistividad cae casi a cero, lo que aumenta drásticamente la conductividad.

En noviembre de 2024, en su Conferencia de Desarrolladores Cuánticos, IBM presentó la segunda generación de su chip Heron, que alberga 156 qubits y ya está siendo utilizado por sus clientes a nivel mundial. Según la hoja de ruta cuántica de IBM, planea desarrollar una computadora cuántica totalmente funcional y tolerante a fallos para 2029. Está dando pasos concretos en esa dirección al trabajar en la supresión de errores y en la ampliación de la tecnología.

En un artículo reciente de IBM, por ejemplo, los investigadores describieron cómo una computadora cuántica superó a una máquina clásica en algunas aplicaciones de nicho, lo que demuestra lo que IBM llama "utilidad cuántica", o computadoras cuánticas realizando trabajos científicamente útiles más allá de la computación clásica a base de fuerza bruta. Este último es un método de resolución de problemas en la computación clásica que implica probar todas las soluciones posibles hasta encontrar la respuesta correcta, en contraste con un enfoque cuántico que puede probar muchas soluciones a la vez.

Mientras tanto, Google generó mucha expectativa el año pasado con un artículo que describía cómo sus científicos lograron tasas de error muy bajas en su chip cuántico, Willow. El artículo ha sido aclamado como un paso importante por muchos investigadores de todo el mundo, y con razón. La corrección de errores es un gran esfuerzo en toda la industria, con muchas empresas y expertos académicos trabajando arduamente para crear qubits que generen resultados sin errores, algo también conocido como alcanzar "alta fidelidad".

Y estos esfuerzos parecen estar dando frutos. La calidad de los qubits, según informan diferentes actores de la industria y la academia, está mejorando cada vez más. Ocelot de Amazon Web Services (AWS), por ejemplo, que se lanzó en 2025, tiene capacidades de corrección de errores integradas desde el principio, según la empresa. El chip se basa en el "cat qubit", llamado así por el famoso experimento mental del gato de Schrödinger, en el que ciertos tipos de errores son suprimidos intrínsecamente para que sea más fácil corregir cualquier error restante que pueda surgir.

También existen otros enfoques para la computación cuántica. Empresas como Quantinuum e IonQ están atrapando iones con láseres para crear qubits y han estado logrando resultados de alta fidelidad. Sin embargo, las operaciones con iones atrapados son más lentas que las realizadas con qubits superconductores, por lo que estas empresas también están trabajando para mejorar la velocidad.

Xanadu, PsiQuantum, Pasqal y algunas otras están explorando la construcción de computadoras cuánticas con "fotónica", es decir, apostando por la luz para procesar datos. Por ejemplo, Xanadu acaba de presentar un nuevo sistema llamado Aurora. La empresa lo describe como la primera computadora cuántica fotónica que puede operar a gran escala, con varios módulos interconectados a través de cables de fibra óptica.

Mientras tanto, D-Wave ha afirmado recientemente haber logrado la supremacía computacional (cuando una computadora cuántica puede resolver un problema que una máquina tradicional no puede) en simulación cuántica, un anuncio que ahora está siendo disputado por dos grupos de investigación. La empresa dijo que sus computadoras cuánticas Advantage podían simular las propiedades de materiales magnéticos, un problema que llevaría miles de años para que una máquina clásica lo resolviera.

Y luego están empresas como Nvidia, que está utilizando técnicas, incluidos algoritmos impulsados por IA, para mejorar la fiabilidad de los sistemas cuánticos. El enfoque de Nvidia implica simular códigos de corrección de errores cuánticos y optimizar las estrategias de mitigación de errores. Esto es esencial para construir computadoras cuánticas tolerantes a fallos, que continúan funcionando correctamente incluso en presencia de errores.

Esto nos lleva de nuevo a los elusivos fermiones de Majorana de Microsoft, para los cuales la empresa aún no ha proporcionado pruebas que satisfagan a sus detractores. Incluso si este avance particular no se materializa, debemos seguir impulsando la computación cuántica hacia adelante. Si los actores cuánticos tienen razón, una computadora cuántica totalmente funcional y tolerante a fallos podría ser una realidad en tan solo una década.

A pesar de la creciente conciencia general sobre la computación cuántica, la mayoría de las empresas aún tienen muy poco conocimiento sobre las ventajas que esta podría aportar a diversas industrias. Por lo tanto, mientras construimos la tecnología, también debemos centrarnos en crear una economía cuántica.

Esto requerirá inversión, tanto pública como privada, para que la investigación pueda continuar en los laboratorios de la industria y en la academia, así como a través de asociaciones público-privadas. Según una investigación de Accenture, los hyperscalers del mundo (proveedores de grandes cantidades de poder de computación y almacenamiento) siguen siendo los principales inversores en computación cuántica. Ven esta tecnología emergente como la próxima frontera en la nube y buscan estar a la vanguardia de la transformación global impulsada por la cuántica.

Y también debemos aumentar la conciencia sobre los beneficios de la cuántica desde la educación primaria, consolidando ese entendimiento en la secundaria y en la universidad, y luego seguir con capacitación específica en el lugar de trabajo.

Así es como se nutre el talento de la cuántica del futuro, no solo programadores, sino también futuros CEO en una variedad de industrias. Si pueden ver el potencial de esta tecnología para los negocios, el mundo se beneficiará de la ventaja cuántica.