¿Te imaginas poder navegar en un computador que soluciona problemas y da respuestas en segundos? ¿Uno incluso más rápido del que tienes ahora? ¿Es siquiera posible? Desde hace aproximadamente 8 años, en el 2011, comenzamos a ver un desarrollo importante en la computación cuántica, que habría estado pensada en los años 80 y que se ha ido desarrollando poco a poco.
Es una tecnología que seguramente cambiará nuestras vidas, pero todavía no podemos ver un resultado concreto de la misma, porque existen varios obstáculos que no se han resuelto aún. Para poder alcanzarlos, se requiere de muchos estudios y de un desarrollo cuidadoso de esta tecnología, porque en caso de suceso, cambiará nuestras vidas. Como adelanto, les cuento que la compañía Intel, en el 2015, firmó un contrato con una de las universidades más prestigiosas en el desarrollo de tecnología, la Universidad Tecnológica de Delft en Holanda, con el objetivo de “sentar bases de un paradigma computacional capaz de resolver problemas que, con la tecnología actual, serían imposibles de resolver” [1]
Intel y muchos otros fabricantes, buscan desarrollar la tecnología correcta para que la computación cuántica cumpla las expectativas. Lo que tenemos que entender de antemano, es que una computadora cuántica, no está planificada para reemplazar las computadoras que utilizamos hoy en día, pero la sola idea abre un universo tecnológico que no sabíamos que existía, y nos brindará un sinfín de oportunidades.
¿Cómo funciona?
No podemos pensar que una computadora cuántica sea igual a la que tenemos frente a nosotros en este momento, es totalmente diferente, pero para entender como funciona, podemos pensarlo así: las computadoras de hoy en día trabajan con bits, la unidad mínima de información clásica, la cuántica trabaja con qubit. [2]
Los bits entregan resultados binarios (0 y 1), mientras que un qubit, que trabaja con la mecánica cuántica, puede tener ambos valores al mismo tiempo, es decir, puede dar resultados binarios de 0, 1 y de 0 y 1, porque su procesamiento es mucho mayor. La forma más simple explicador es pensar en un laberinto. Nuestra mente empieza a buscar un camino razonando la respuesta y llegando a la solución, a veces cometiendo errores y tomando un tiempo significante. Un computador, por otro lado, intenta encontrar la salida al laberinto con cada camino posible, uno por uno. Es decir, hará el recorrido hasta encontrar una respuesta, lo cual toma un poco de tiempo también.
En cambio, la computadora cuántica, busca todas las respuestas posibles en el mismo momento, es decir, va por todos los caminos posibles que tiene el laberinto, proporcionando la respuesta inmediata. Cuando María piensa que quisiera tener un clon para que haga tareas que no logra hacer mientras hace otras, estamos pensando en el funcionamiento de la computación cuántica. Miles de Marías podrían hacer varios trabajos en el mismo momento, efectivizando tiempo y “exponencializando” su poder de trabajo. Otra característica del qubit, es que cada proceso es independiente, esto quiere decir que un computador cuántico puede resolver más de una operación al mismo tiempo [3] como vimos en el ejemplo de María. Una computadora cuántica tiene qubits, que están super posicionados y entrelazados. [4]
La super posición permite proporcionar cientos de respuestas al mismo tiempo, un qubit puede dar un océano de respuestas [5] como explicamos anteriormente. El entrelace, en cambio, ocurre cuanto estos qubits que están en super posición, están relacionados el uno con el otro, independientemente de la respuesta, sea 0, 1 o 0 y 1, [6] y su respuesta depende del entrelace con otro qubit. Entonces, básicamente, si tu computador tiene 2 qubits, y añades 2, ahora tienes una computadora de 4 qubits. Parece matemática simple, pero no lo es. Lo que ocurre en realidad es que estás incrementando el poder de tu computador, ¡EXPONENCIALMENTE! [7] Tienes 22 qubits. Usando esta idea, podemos darnos cuenta de que las computadoras cuánticas resuelven problemas que las actuales tomarían mucho tiempo en hacer.
La primera computadora cuántica
Por ahora, la primera computadora, se llama Q System One, y fue presentada por IBM. Es la primera computadora cuántica de uso comercial, que contiene un chip de 20 qubits. [8] Para funcionar correctamente, este chip debe estar aislado de cualquier ruido y necesita un tipo de materiales de hiper conducción y que deben mantenerse a una temperatura de 273 grados bajo cero, más frio que el espacio. [9]
El problema es que los qubits, fueron creados sin un entorno que pueda ayudarlos a trabajar libremente; cualquier ruido puede generar un mal cálculo. Por esta razón, no se cree que el computador cuántico pueda ser de uso comercial. Para lograrlo, IBM creó una “caja de cristal de museo que logra aislar cualquier condición externa y en el centro construyó un cilindro plateado que es el refrigerador que mantiene el sistema a la temperatura deseada”. [10]
Y ¿en la nube?
En los últimos años, se han comenzado a utilizar computadoras cuánticas a través de la nube. Una start-up llamada Rigetti Computing, de Berkley, California, acaba de lanzar un servicio llamado Quantum Cloud Service, que incluye un kit de herramientas software para programación quántica en la nube. [11] La start-up ha conectado computadores cuánticos con computadores convencionales en la nube, “lo que reduce la latencia y optimiza los procesos informáticos”. [12]
Otra empresa que está desarrollando trabajos en la nube es IBM, el cual ha creado “tres prototipos de procesadores cuánticos a los que el público puede acceder en la nube”. [13] Estos computadores contienen entre 5 y 16 qubits, y el proyecto se llama IBM Quantum Experience; cerca de 110 publicaciones se han hecho con los estudios realizados en base a la opción de IBM. Otro que quiere colarse en el desarrollo de esta tecnología, es el gigante Google, que está permitiendo a algunos clientes a tener acceso a un servicio cuántico en la nube. [14]
Como podemos ver, existen algunos problemas que se deben pulir antes de continuar con la computación cuántica, ¿por qué se deben aislar los qubits? ¿Por qué deben mantenerse a una temperatura tan fría como el espacio? Si tiene tantas ventajas, ¿Por qué estamos esperando tanto tiempo para desarrollar una computadora comercial cuántica? La próxima semana, en el blog, encontrarás las respuestas a estas preguntas.
Bibliografía
- https://www.xataka.com/ordenadores/asi-ordenador-cuantico-49-qubits-intel-dentro
- https://www.itsitio.com/ec/megalodon-las-computadoras-la-computacion-cuantica/?t_uid=2485274000006696166
- https://www.itsitio.com/ec/megalodon-las-computadoras-la-computacion-cuantica/?t_uid=2485274000006696166
- https://www.youtube.com/watch?v=WVv5OAR4Nik
- https://www.youtube.com/watch?v=WVv5OAR4Nik
- https://www.youtube.com/watch?v=WVv5OAR4Nik
- https://www.bbc.com/mundo/noticias-45452492
- https://www.technologyreview.es/s/10524/la-computacion-cuantica-en-la-nube-cada-vez-mas-rapida-y-accesible
- https://www.elfinanciero.com.mx/tech/que-es-y-para-que-sirve-una-computadora-cuantica
- https://www.elfinanciero.com.mx/tech/que-es-y-para-que-sirve-una-computadora-cuantica
- https://www.technologyreview.es/s/10524/la-computacion-cuantica-en-la-nube-cada-vez-mas-rapida-y-accesible
- https://www.technologyreview.es/s/10524/la-computacion-cuantica-en-la-nube-cada-vez-mas-rapida-y-accesible
- https://www.bbc.com/mundo/noticias-45452492
- https://www.elfinanciero.com.mx/tech/que-es-y-para-que-sirve-una-computadora-cuantica