La computación cuántica podría beneficiar a diversos sectores, como el farmacéutico, el desarrollo de energías renovables, las finanzas y la industria manufacturera.
Sin embargo, para aprovechar plenamente esta tecnología, debemos centrarnos en la educación cuántica y el desarrollo de la fuerza laboral.
Aunque ya se están poniendo en marcha algunos programas dirigidos a estudiantes y a un puñado de sectores laborales, se necesitan más esfuerzos para alcanzar la «ventaja cuántica».
La hija de 13 años de un amigo, que visitaba mi lugar de trabajo —el laboratorio de IBM Research en Zúrich—, parecía desconcertada. Sabía que trabajaba en un laboratorio de investigación y que trabajaba con ordenadores, pero los ordenadores que conoce no suelen parecerse a la estructura semejante a una lámpara de araña que colgaba del techo frente a nosotros.
Y, sin embargo, es un ordenador: un ordenador cuántico. Aunque se puede disculpar que alguien que está entrando en la adolescencia no sepa qué es un ordenador cuántico, me gustaría mucho que eso cambiara.
La tecnología de computación cuántica está madurando rápidamente y estamos al borde de una revolución tecnológica. Los ordenadores cuánticos funcionan con cúbits en lugar de los dígitos binarios mucho más conocidos, o bits. Mientras que los bits de nuestros dispositivos electrónicos actuales solo pueden tener el valor 0 o 1, un cúbit puede tener ambos valores a la vez.
Gracias a esta propiedad, entre otras, los ordenadores cuánticos pueden realizar cálculos más rápidos y precisos que los ordenadores clásicos. Esto significa que deberían ser especialmente adecuados para tareas basadas en probabilidades y optimización, como crear una molécula compleja nueva para desarrollar un material con propiedades específicas. Hay una infinidad de formas distintas de disponer los átomos para formar una molécula, y es increíblemente difícil encontrar la correcta. Un ordenador cuántico puede analizar rápidamente todas las posibilidades para identificar las opciones más probables.
Acelerando hacia el futuro
La capacidad de crear simulaciones moleculares extraordinariamente rápidas y precisas convierte a los ordenadores cuánticos en una herramienta crucial de nueva generación para acelerar el descubrimiento de nuevos materiales: desde nuevos fármacos y paneles solares hasta polímeros. De hecho, en unos años estas máquinas deberían poder alcanzar la llamada «ventaja cuántica», es decir, superar a los ordenadores tradicionales en una tarea práctica específica.
Pero la pregunta es: cuando alcancen este importante umbral, ¿estará el mundo preparado para estas máquinas? ¿Sabrán las empresas cómo podría ayudarlas un ordenador cuántico? ¿Podrán los graduados universitarios en informática crear un algoritmo cuántico? ¿Y existirá la infraestructura necesaria para dar soporte a cientos o incluso miles de estas nuevas máquinas?
«Debemos preparar hoy al mundo para la era cuántica, centrándonos en la educación y el desarrollo de la fuerza laboral».
Alessandro Curioni, IBM
Si alcanzáramos la ventaja cuántica dentro de unos años, la respuesta a todas esas preguntas sería «no». Apenas estamos en los albores de nuestra trayectoria cuántica. Para cuando el mundo entero empiece a depender de estas máquinas, la gente no tendrá que saber programación cuántica. Bastará con que elija el algoritmo adecuado de una biblioteca de aplicaciones cuánticas, y este hará su magia cuántica en segundo plano.
Pero ese es el futuro. Para llegar a él, debemos preparar hoy al mundo para la era cuántica, centrándonos en la educación y el desarrollo de la fuerza laboral.
La cuántica en la secundaria y más allá
Los jóvenes de hoy deberían aprender sobre los ordenadores cuánticos como parte de su educación secundaria. Antes de elegir su trayectoria profesional, deberían conocer las posibilidades que ofrecerá esta tecnología emergente en distintos sectores, como el descubrimiento de materiales, el desarrollo de fármacos, las finanzas, la exploración espacial e incluso la fabricación del próximo teléfono inteligente.
Más allá de la educación secundaria, la enseñanza de la computación cuántica debería ser mucho más diversa que hoy. Para garantizar que formemos suficiente talento capaz de crear nuevos algoritmos cuánticos y seguir mejorando el software y el hardware, debemos ofrecer cursos de computación cuántica a una gama mucho más amplia de estudiantes universitarios, así como a quienes cursan programas de aprendizaje y otras titulaciones y certificaciones de menor duración. También debemos animar hoy a las empresas y organizaciones a preparar para la era cuántica a más empleados.
Ya hay iniciativas incipientes para formar tanto a estudiantes como a la fuerza laboral actual, pero hacen falta más. Por ejemplo, son pocas las universidades de todo el mundo que ofrecen cursos de programación cuántica. Esta brecha educativa podría perjudicar seriamente el desarrollo de una fuerza laboral preparada para la era cuántica.
Recibir formación
El Gobierno de Estados Unidos ha puesto en marcha una iniciativa para despertar el interés de los estudiantes de secundaria por la ciencia de la información cuántica y la computación cuántica. Denominada Asociación Nacional para la Educación Q-12, la iniciativa reúne a 15 líderes de la industria y el mundo académico que impulsan la cuántica. Cuenta con el apoyo de la Oficina de Política Científica y Tecnológica de la Casa Blanca y de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF). Esta última ya ha prometido cerca de 1 millón de dólares para diversas iniciativas educativas sobre ciencia de la información cuántica (QIS), entre ellas el programa Q2Work para llevar recursos de QIS a las aulas.
Aunque en el mundo solo hay un pequeño número de ordenadores cuánticos físicos —entre ellos, sistemas de IBM en Tokio y Alemania, y próximamente en Canadá y en la Cleveland Clinic de Estados Unidos—, todos son accesibles a través de la nube. Esto significa que cualquier persona del mundo, tanto del ámbito académico como de la industria, puede acceder a un ordenador cuántico para aprender los fundamentos de la programación cuántica.
Por ejemplo, IBM cuenta con varios programas educativos centrados en la cuántica que incluyen acceso a ordenadores cuánticos, apoyo docente, escuelas de verano y hackatones. Entre ellos se encuentran Qiskit, el curso de Qubit by Qubit Introducción a la computación cuántica en colaboración con The Coding School, y el programa Quantum Educators, que da a docentes y estudiantes acceso a los sistemas cuánticos de IBM a través de la nube.
Estas iniciativas son importantes. Las escuelas y universidades de todo el mundo deben abordar juntas la brecha en la educación cuántica y encaminar a la próxima generación de talento hacia la cuántica desde la adolescencia.
Formar una fuerza laboral preparada para la era cuántica
En cuanto a la formación de adultos, actualmente solo un puñado de empresas invierte en desarrollar conocimientos sobre tecnologías cuánticas. Dado que los ordenadores cuánticos pueden dar una ventaja a las empresas, muchas más deberían seguir su ejemplo, ya sea un gigante farmacéutico que busca nuevos fármacos o una empresa de energías renovables que intenta crear materiales más eficientes para los paneles solares.
Hay muchas aplicaciones en las que los ordenadores cuánticos podrían ayudar, sobre todo a la hora de encontrar la mejor opción entre una infinidad de posibilidades: pensemos en miles de millones y miles de millones de configuraciones para una molécula nueva.
Este es el futuro, pero la investigación de hoy debería permitirnos alcanzarlo muy pronto. Para que el mundo aproveche realmente todo el potencial de la computación cuántica, debemos centrarnos en la educación cuántica y el desarrollo de la fuerza laboral. Y debemos hacerlo ahora.
