Computadores cuánticos podrían revolucionar la lucha contra el sida

Computadores cuánticos podrían revolucionar la lucha contra el sida

La informática basada en mecánica cuántica promete un revolcón en el procesamiento de datos.

Procesadores cuánticos

Una firma canadiense ha vendido procesadores cuánticos como este a Google y Lockheed Martin.

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Cortesía D-Wave Systems

19 de junio 2017 , 03:49 p.m.

Deje de lado todo lo que sabe sobre los computadores. El concepto de computación cuántica está tan adelantado a lo que conocemos que sus alcances no han terminado de ser dimensionados. En ese sentido, decir que esta tecnología va a cambiar al mundo podría quedarse corto.

Probablemente sea más preciso decir que va a redefinirlo, tanto que la probada ley de Moore, según la cual cada dos años se duplica el número de transistores en un microprocesador, podría quedar relegada a un segundo plano.

“Las computadoras cuánticas prometen revolucionar la capacidad de cálculo empleando mecánica cuántica para resolver problemas millones de veces más rápido que los dispositivos actuales. Las máquinas tradicionales se sirven de bits, que representan valores de 0 y 1 (binarios), y así van armando progresiones lógicas. Los ‘qubits’, el equivalente del mundo cuántico, pueden tener los dos valores al mismo tiempo o cualquier superposición de ellos, con lo cual almacenan y procesan información en forma mucho más rápida, mediante ‘atajos’ que sus pares no cuánticos no pueden tomar”, explicó el experto Sebastián Campanario en el diario ‘La Nación’.

En otras palabras, en el reino cuántico dejan de ser absolutas verdades como que algo no puede estar en dos lugares a la vez, o que una cosa no puede ser y no ser al mismo tiempo. A la aplicación de ese principio se la llama superposición cuántica.

Piénselo así: como las operaciones en un sistema cuántico no son secuenciales, sino simultáneas, no tiene sentido pensar en la capacidad de procesamiento como una barra de progreso. Las colosales unidades en que medimos la computación actual (gigas, teras, petas, etc.) no tendrían lugar en el reino de lo cuántico, que no es aritmético sino logarítmico.

Los primeros pasos en este campo los han dado investigadores de Estados Unidos, el Reino Unido y China, que han experimentado con capacidades de cinco ‘qubits’. De hecho, IBM permite que los desarrolladores accedan a uno de estos sistemas –en internet y de manera gratuita– para que empiecen a experimentar.

“Los computadores cuánticos ofrecerán soluciones a problemas donde no se pueden identificar patrones porque no existen los datos o porque el número de posibilidades que tendrían que analizarse es tan enorme que un computador clásico no lo procesaría jamás”, asegura la compañía estadounidense.

Unas cifras monstruosas

Veinte ‘qubits’ pueden manejar simultáneamente un millón de valores. El plan de aquellos en la carrera va más allá: construir un sistema de 50 ‘qubits’ antes del 2030. “El número 50 no es caprichoso: se lo considera el nivel de ‘supremacía cuántica’, a partir del cual las computadoras tradicionales quedarían prácticamente obsoletas por su lentitud”, escribió Campanario.

Con esas especificaciones, los computadores cuánticos podrían revolucionar la lucha contra el sida o el cáncer, o encontrar soluciones más satisfactorias para administrar el tráfico de las grandes ciudades. También permitirían optimizar la navegación guiada por satélite y así hacer realidad el sueño de los vehículos autónomos (sin conductor o piloto), o crear modelos de simulación subatómica que permitan desarrollar nuevos materiales.

La inteligencia artificial también daría un salto… bueno, un salto cuántico, y veríamos sistemas capaces de conversar con total naturalidad con los seres humanos. De ahí en adelante, el cielo es el límite. Un sistema de 100 ‘qubits’ podría almacenar 1.267.650.600.228.229.401.496.703.205.375 números diferentes, lo que equivale a millones de veces la capacidad de todos los computadores creados hasta la fecha. Todos. Hasta la fecha.

¿Sigue sin ver cuál es el escándalo? Bueno, si una cifra que se expresa en quintillones aún no le ha volado la cabeza, piense esto: un sistema de 300 ‘qubits’ podría manejar de manera simultánea tantas o más operaciones como átomos hay en el universo.

Claramente no hablamos aquí de un computador portátil en el que usted pueda consultar su correo o actualizar su cuenta de Facebook. Pero para los sistemas que manejan enormes volúmenes de datos, o para los que dependen de formas de aprendizaje automático, la promesa de la computación cuántica significa poner todo de cabeza.

“Los computadores clásicos son extraordinariamente potentes y continuarán avanzando y sustentando todo lo que hacemos en los negocios y la sociedad. Sin embargo, hay muchos problemas que nunca serán enfrentados por un PC. Para crear conocimiento a partir de grandes complejidades, necesitamos un computador cuántico”, dijo Tom Rosamilia, vicepresidente de IBM Systems.

No obstante todas estas grandes promesas de la computación cuántica, numerosas voces se han alzado para advertir sobre sus peligros. En teoría, por ejemplo, uno solo de estos sistemas podría desencriptar en segundos los códigos más complejos que protegen hoy aeropuertos, bancos y centrales nucleares, o que resguardan la información de agencias tan poderosas como la CIA.

La sola idea tiene babeando a los espías. El año pasado, Estados Unidos detectó un aumento en el robo de información encriptada. Una de las teorías de los servicios de seguridad de ese país es que los ladrones la están guardando, a la espera de que emerjan sistemas capaces de romper los códigos que la protegen.

Pero aún falta mucho para que la computación cuántica llegue a traer la revolución que algunos vaticinan. Para empezar, no sabemos si los investigadores de esta tecnología lograrán sistemas suficientemente estables como para ser confiables. El campo es, por decir lo menos, incipiente. Sin embargo, organizaciones como Lockheed Martin, Google, IBM y la Nasa siguen apostándole a su desarrollo.

El principal obstáculo en la aplicación de las propiedades cuánticas a sistemas informáticos es preservar las superposiciones durante el tiempo suficiente para producir cálculos útiles. Los resultados de los sistemas actuales aplicados a problemas complejos son apenas “probablemente” correctos, pero la esperanza es que lleguen a ser tan rápidos que incluso teniendo que repetirlos cierto número de veces sean más eficientes que los métodos tradicionales.

“Creo que no es exagerado el entusiasmo que hay con respecto a esta agenda –opinó en ‘La Nación’ el físico Christian Schmiegelow, quien trabaja en un proyecto para construir un simulador cuántico–. Hoy la discusión ya no se centra en si lo lograremos, sino en el ‘timing’ del despliegue de estas nuevas tecnologías en el mercado y en la vida cotidiana. Creo que veremos el impacto de acá a unos diez años”.

Tenemos pila para menos de 30 años

Cada vez que usted se queja por el tiempo que le toma a su computador terminar un determinado proceso, es muy probable que esté obviando una variable fundamental: la energía que consume.

Proyecciones avaladas por los principales nombres de la industria sugieren que si se mantienen los ritmos actuales de producción y consumo de dispositivos, en algún momento de la década del 2040 la humanidad no tendrá energía suficiente para abastecer los equipos de cómputo que funcionan en el mundo.

Allí la computación cuántica aportaría otra solución, pues consume menos energía y, como se ha dicho, sus procesos toman muchísimo menos tiempo.

Algunos observadores dicen que la mayoría de los problemas computacionales de nuestra época tienen por ahora mayores probabilidades de ser resueltos mediante los continuos avances en la computación tradicional. Mientras tanto, las capacidades que promete la computación cuántica seguirán siendo teóricas y solo serán probadas cuando se construyan los primeros sistemas de gran escala.

La apuesta de Bill Gates

Microsoft encabeza un esfuerzo internacional por desarrollar tanto el ‘hardware’ como el ‘software’ necesarios para echar a andar la computación cuántica. La iniciativa se llama Station Q y es liderada por el estadounidense Michael Freedman, célebre por haber resuelto –a los 30 años– una versión de la Conjetura de Poincaré, uno de los problemas más antiguos de las matemáticas. Por ese logro recibió la Medalla Fields, el honor más alto en este campo. La empresa de Bill Gates está concentrada en los ‘‘qubits’’ topológicos, que se basan en gran medida en el fermión de Majorana, una partícula cuya existencia se predijo en 1937 y que fue observada por primera vez hace apenas cinco años en los Países Bajos.

WILSON VEGA
Editor de Tecnología

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