Cada poco tiempo los medios de comunicación se hacen eco de la existencia de una nueva tecnología digital emergente, la computación cuántica. Los avances sobre Internet cuántica y teleportación cuántica de información o el desarrollo de los primeros ordenadores cuánticos, algunos funcionando incluso a temperatura ambiente, son noticias de las últimas semanas con foco en la nueva tecnología.
Una duda que se viene planteando en relación a esta tecnología es si puede llegar a producir productos reales y comerciales en plazos de tiempo razonables. Lo cierto es que las grandes empresas tecnológicas están dedicando importantes esfuerzos y recursos a la investigación y desarrollo de equipos cuánticos, por lo que parece posible que a medio plazo haya resultados. Pero también es cierto que hay demasiado ruido alrededor de este tema que es, sin duda, todavía de futuro.
¿Cómo funciona la computación cuántica?
Empecemos por lo que es la tecnología. La computación cuántica se basa en ordenadores que, en lugar de utilizar como unidad los bits, que admiten dos estados (0 y 1), son capaces de manejar los denominados bits cuánticos o qubits. Estas unidades tienen su fundamento en los principios de la mecánica cuántica y pueden representar los dos estados anteriores y, también, pueden encontrarse en los dos estados a la vez o en ninguno. Esta propiedad de representar varios estados al mismo tiempo se conoce como superposición cuántica.
La otra propiedad importante de los qubits es el denominado entrelazamiento cuántico. Se trata de un proceso mediante el cual se generan pares de qubits entrelazados entre sí, es decir que ambos se encuentran en un único estado. Si uno de ellos cambia, el otro lo hará de forma simultánea aunque estén muy separados físicamente o en una larga secuencia de datos.
En la informática clásica la base física de los equipos es la microelectrónica, pero en el mundo cuántico se usan otros sustratos que tienen que ver fundamentalmente con trampas de iones, circuitos superconductores enfriados a muy bajas temperaturas, microondas o átomos neutros. Estos sustratos son muy frágiles y sensibles al medio ambiente. Requieren temperaturas muy bajas y estar aislados del campo magnético terrestre, por lo que deben estar protegidos dentro de cámaras de vacío refrigeradas y con sistemas antivibración.
La combinación de las dos propiedades, superposición y entrelazamiento, amplía de forma exponencial la capacidad de procesamiento de los ordenadores cuánticos en comparación con los ordenadores tradicionales y promete un enfoque fundamentalmente diferente de la informática clásica.
Si en un ordenador tradicional la capacidad crece de forma lineal con el número de bits, en el cuántico lo hace exponencialmente con el número de qubits.
Por todo ello, lo sistemas cuánticos pueden llevar a cabo cálculos y resolver problemas que son difíciles para la informática clásica y su empleo se dirige a retos muy complejos e irresolubles hasta ahora.
Las grandes áreas de aplicación de la computación cuántica
Con esa mayor potencia de cálculo, la computación cuántica presenta tres áreas claras de aplicación:
- Informática: los ordenadores cuánticos tienen el potencial de convertirse en herramientas especializadas para la resolución de problemas complejos que requieran elevadas potencias de cálculo. No sustituirán a los ordenadores convencionales, sino que coexistirán con ellos en tareas especializadas.
- Comunicaciones: los sistemas cuánticos van a permitir el desarrollo de redes de comunicación teóricamente seguras y totalmente encriptadas, que evitarán cualquier tipo de intervención, espionaje o manipulación.
- Sensores: debido a las características de las partículas subatómicas, los sensores cuánticos van a superar en sensibilidad y precisión a los tradicionales, sustituyéndolos en pocos años en determinadas aplicaciones.
La seguridad informática, la sanidad y la biomedicina, la industria farmacéutica, la movilidad y los transportes, la energía, los nuevos materiales o el sector financiero son algunos campos de aplicación de las tecnologías cuánticas en tareas complejas y especializadas.
¿La potencia y las posibilidades de las tecnologías cuánticas pueden afectar a otras tecnologías y desarrollos digitales? En principio se puede pensar que sí. Con los avances en la computación cuántica es posible, en unos años, romper la criptografía que protege las comunicaciones de voz y de datos, lo que puede afectar también a tecnologías como blockchain, Internet de las Cosas o redes 5G y a actividades como la minería bitcoin. Todo ello sin olvidar los riesgos éticos que se pueden generar en las empresas por el empleo de una tecnología tan potente. Pero, en general, se trata de problemas o riesgos a medio y largo plazo que pueden producir ordenadores que todavía no existen.
Muchos expertos confirman esos efectos pero, a la vez, opinan que tanto en el campo de la criptografía como en el de las otras tecnologías se seguirá investigando y avanzando en los próximos años, lo que dará a luz nuevas soluciones y fórmulas para mitigarlos. Algunos de los expertos imaginan una nueva versión de la criptografía, que se podría considerar como criptografía cuántica o criptografía poscuántica. Por ello, es poco probable que a medio y largo plazo la computación cuántica amenace la existencia de todas esas tecnologías digitales.
¿La década cuántica?
Las posibilidades y las promesas de la informática cuántica en relación a la informática tradicional, lo que se conoce como ventaja cuántica, están impulsando el interés tanto de los proveedores más importantes de sistemas como de las empresas potencialmente usuarias. Entre los proveedores, IBM y Google lideran la carrera por producir el primer ordenador cuántico de uso comercial, carrera de largo recorrido en la que también participan otras compañías como Microsoft o Intel. Las empresas usuarias, por su parte, se preparan para la tecnología cuántica y para aprovechar aplicaciones que les ayuden en su evolución y crecimiento. Parece que podemos estar entrando en la década cuántica.
Más allá del ruido que se genera a su alrededor, la informática cuántica, sin dejar de ser un concepto futurista, se ve cada vez más como algo menos lejano y la idea de década cuántica puede ayudar a vislumbrar su valor empresarial y su gran potencial. El futuro de esta tecnología aún está a una distancia de años porque su desarrollo es complejo, pero es el momento de las empresas comiencen a prepararse para ese futuro que ya se atisba en el horizonte.
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