Aunque la palabra «cuántico» no te asuste de inmediato, una computadora cuántica sigue pareciendo una idea disparatada, propia de la ciencia ficción y no de la realidad.
Pero los avances recientes en el campo sugieren que estas computadoras increíblemente rápidas podrían llegar antes de lo que pensamos.
Y tenemos muchos motivos para entusiasmarnos con su llegada.
Ray Johnson, miembro de la junta directiva de la empresa emergente de computación cuántica QxBranch, una de las muchas compañías que trabajan para llevar la computación cuántica del laboratorio al mundo real, explicó algunos de esos motivos a Business Insider.
El atractivo de las computadoras cuánticas es su capacidad para resolver problemas prácticamente irresolubles: problemas tan complejos que las computadoras actuales tardarían décadas en resolver. En teoría, una computadora cuántica podría resolverlos antes de que termines tu café de la mañana.
Problemas «irresolubles»
Las computadoras convencionales que usamos todos los días emplean «bits» que almacenan información como un 1 o un 0; una cadena de unos y ceros representa un número o una letra específicos.
Por otro lado, las computadoras cuánticas aprovechan un fenómeno muy extraño de la física, según el cual las partículas diminutas pueden existir en varios lugares a la vez. En lugar de usar bits que solo tienen dos «configuraciones», emplean algo llamado bits cuánticos, o «qubits», que tienen una configuración adicional: pueden existir como un 1, como un 0 o como ambos al mismo tiempo.
Así, una computadora convencional compuesta por dos bits puede codificar información en solo una de cuatro combinaciones posibles: 00, 01, 10, 11. Una computadora cuántica puede almacenar las cuatro combinaciones a la vez. Esto le permite manejar exponencialmente más información que las computadoras convencionales.
Otra forma de entender la diferencia entre las computadoras convencionales y las cuánticas es pensar en una versión del famoso problema del «viajante de comercio» en matemáticas. En este problema, eres un vendedor que planea un viaje por carretera y quieres averiguar qué ruta entre 10 ciudades diferentes sería la más barata (en cuanto al combustible) y la más rápida.
Una computadora convencional tendría que calcular por separado la longitud de todas esas rutas y luego comparar los resultados para encontrar la mejor. Una computadora cuántica podría calcular la longitud de todas las rutas a la vez, porque los qubits pueden procesar mucha información simultáneamente, y así llegar a la respuesta mucho más rápido.
Diferencias cuánticas
Hay varios obstáculos que superar antes de que empecemos a ver computadoras cuánticas por todas partes.
Actualmente, estas computadoras deben mantenerse en un entorno extremadamente frío, y hasta la más mínima perturbación basta para que su delicado estado colapse. Sin embargo, en un importante avance logrado en marzo, Google encontró una forma de hacer más estables las computadoras cuánticas, lo que lleva a algunos científicos a decir que podríamos estar a medio camino de tener computadoras cuánticas plenamente funcionales. Google trabaja arduamente para lograrlo, junto con la NASA y IBM.
Julian Kelly/Universidad de California en Santa Bárbara, Google. El chip que utilizan los investigadores de Google para demostrar la computación cuántica.
Y, cuando finalmente lleguen, las computadoras cuánticas tendrán el potencial de revolucionar industrias enteras.
Johnson, quien también fue director de tecnología de Lockheed Martin, explicó que las computadoras que tenemos ahora son muy buenas para hacer cosas que a los seres humanos se les dan mal. Por ejemplo, las personas no pueden recordar 10 millones de números, ponerlos en una hoja de cálculo y luego hacer cálculos rápidamente con ellos. Esa tarea se la dejamos a las computadoras convencionales.
Una computadora cuántica no podría hacer esto más rápido que una computadora convencional. No hay una forma mejor ni más rápida de sumar un conjunto de números.
Johnson dijo que donde las computadoras cuánticas realmente tienen el potencial de destacar es en cerrar la brecha entre lo que hacen bien las computadoras y lo que hacen bien las personas.
A los seres humanos se nos da muy bien analizar situaciones complejas y encontrar cosas dentro de ellas, como buscar a Wally entre la multitud de «¿Dónde está Wally?». Nuestro cerebro lo hace de forma natural y con mucho menos esfuerzo del que necesitaría una computadora. Sin embargo, las computadoras cuánticas podrían programarse para actuar más como el cerebro humano.
Esto se debe a que, al igual que los seres humanos, las computadoras cuánticas pueden aprender de la experiencia. Por ejemplo, si una computadora cuántica ejecuta un programa que sigue fallando en una tarea determinada, podría modificar el código del propio programa y evitar que los errores vuelvan a ocurrir.
Este concepto se llama aprendizaje automático. Es parecido a la forma en que tu servicio de correo electrónico aprende qué mensajes poner en la carpeta de correo no deseado y cuáles dejar en la bandeja de entrada, pero es mucho más sofisticado.
El aprendizaje automático de las computadoras cuánticas podría ayudarnos a hacer muchas cosas mucho más rápido y con mucha más eficiencia.
Aplicaciones cuánticas
Por ejemplo, las computadoras cuánticas podrían agilizar nuestros sistemas aeroespaciales, militares y de defensa. Con todos los satélites que tenemos ahora, recopilamos constantemente montones de imágenes y videos. Y hay demasiados datos para que alguien pueda revisarlos todos, así que gran parte se descarta sin examinarse, dijo Johnson. Esto se debe, en especial, a que las computadoras actuales no son muy buenas para reconocer y seleccionar rápidamente elementos en conjuntos de datos enormes.
Una computadora cuántica podría revisar esa gigantesca montaña de datos mucho más rápido e indicar a las personas qué imágenes y videos deberían observar con más atención y cuáles pueden simplemente descartar.
Esta misma capacidad de las computadoras cuánticas también podría dar lugar a vehículos más seguros. La computación cuántica podría ayudar a crear un automóvil semiautomatizado (no tan emocionante como los automóviles autónomos de la NASA) que pudiera, por ejemplo, avisarnos cuando una pelota rueda hacia la calle y tenemos que frenar.
Esto apenas roza la superficie de cómo las computadoras cuánticas podrían transformar las industrias.
Johnson cree que veremos más avances pequeños en los próximos dos años y avances importantes, capaces de cambiar las reglas del juego, en cinco años.
Aún falta mucho para que haya una computadora cuántica en cada hogar. Pero la clave para lograrlo será crear una interfaz fácil de usar que permita a todo el mundo —y no solo a los científicos informáticos de un laboratorio— utilizar una computadora cuántica. En eso trabajará QxBranch.
Por otro lado, las aplicaciones industriales y comerciales de la computación cuántica no parecen estar tan lejos.
Este artículo se publica en colaboración con Business Insider. La publicación no implica que el Foro Económico Mundial respalde las opiniones expresadas.
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Autor: Kelly Dickerson es periodista científica en Business Insider y cubre temas de espacio y física.
Imagen: El 9 de enero de 2007 se exhibe una oblea de 12 pulgadas en Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC), en Xinchu. REUTERS/Richard Chung.
