OPINIÓN · 28 OCTUBRE, 2019 05:14

Salto cuántico en computación

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Paulino Betancourt Figueroa | @p_betanco

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“Tal dispositivo promete una serie de aplicaciones valiosas”

Google dice que ha logrado un gran avance en la ciencia de la computación conocido como “supremacía cuántica”, una hazaña que anuncia el posible amanecer de una nueva era de la informática, una que podría, con el tiempo, producir todo, desde la comprensión de los complejos procesos biológicos, generar mejores medicamentos y baterías más livianas, hasta desentrañar los esquivos misterios del universo.

Utilizando la computadora cuántica de última generación de una compañía llamada Sycamore, Google ha reclamado para si la “supremacía cuántica” sobre las supercomputadoras más poderosas del mundo, al resolver un cálculo considerado prácticamente imposible para las máquinas normales. La computadora cuántica lo completó en apenas 200 segundos.

Ese mismo cálculo podría llevar a las supercomputadoras más poderosas unos 10.000 años en culminarlo. El gigante tecnológico hizo el anuncio en un artículo publicado el miércoles 23 de octubre, en la edición del 150 aniversario de la revista científica Nature.  La afirmación de Google marca la primera vez que una computadora cuántica, un dispositivo que emplea propiedades físicas como la “superposición” y el “entrelazamiento”, es funcional.

¿Con qué se comen la superposición y el entrelazamiento? Las computadoras ordinarias realizan cálculos utilizando “bits” de información, que son como los interruptores de encendido y apagado, pueden existir en solo dos estados: 1 o 0. Ocho bits constituyen un “byte”, que generalmente puede almacenar un caracter, como la letra A o el signo “+”, por ejemplo el nuevo iPhone 11 de Apple viene con 64 mil millones de bytes. Las computadoras cuánticas usan bits cuánticos, o “qubits”, que pueden existir como 1 y 0, o ambos simultáneamente.

Esta extraña consecuencia de la mecánica cuántica se denomina estado de superposición y es la clave para la ventaja de la computadora cuántica sobre las computadoras clásicas. Esto significa que se puede asociar el doble de números, una potencia que aumenta exponencialmente con cada qubit agregado: dos qubits se asocian con cuatro posibles números; tres con ocho; cuatro con 16. La nueva computadora de Google con 53 qubits puede almacenar 253 valores, o más de 10.000.000.000.000.000 de combinaciones. Este número se vuelve aún más impresionante cuando otra propiedad fundamental e igualmente extraña de la mecánica cuántica entra en escena: los estados entrelazados.

Un fenómeno descrito por Albert Einstein como “espeluznante acción a distancia”. Esto significa que medir el estado de una partícula nos permite conocer simultáneamente el estado de otra partícula, independientemente de la distancia entre ellas. Si los qubits de una computadora cuántica están entrelazados, todos pueden medirse simultáneamente.

El logro, si soporta el escrutinio de los científicos, representa la consumación de décadas de teorización e investigación. Basándose en una analogía histórica, podríamos compararlo con el descubrimiento de la penicilina o el desarrollo de la electrónica. Sundar Pichai, presidente ejecutivo de Google, calificó el evento como “el hito más significativo hasta la fecha en la búsqueda para hacer realidad la computación cuántica”. Añadió, “tenemos un largo camino por recorrer entre los experimentos de laboratorio de hoy y las aplicaciones prácticas del mañana”.

El equipo de investigadores dice que su cálculo, verificado un millón de veces, tardó tres minutos y 20 segundos en completarse en lugar de los miles de años que le habría llevado a una máquina diseñada por IBM llamada Summit, la supercomputadora más poderosa del mundo, que ocupa el espacio de dos canchas de baloncesto y puede realizar 200 billones de cálculos por segundo, cuenta con 250 petabytes de almacenamiento, en bytes ese número llega a unos 250.000.000.000.000.000. IBM, rival de Google en computación cuántica, argumentó en una publicación que el cálculo en cuestión podría, teóricamente, haberse ejecutado en Summit en menor tiempo del que Google afirmó, tomando solo 2,5 días contra los 10.000 años.

El año pasado, el presidente Trump promulgó la Ley de Iniciativa Cuántica Nacional, que establece la creación de centros de investigación para centrarse en la ciencia de la información cuántica. Mientras tanto, China ha gastado miles de millones en desarrollo de tecnología cuántica. Los científicos de varias compañías tecnológicas están inmersos en una carrera para construir la primera computadora cuántica verdaderamente libre de fallas del mundo, lo que podría llevar años adicionales, IBM incluso ha hecho que su prototipo esté disponible en línea para que cualquiera lo use.

Una vez que se logre, se abrirá la puerta a todo tipo de actividades comerciales y científicas. “Tal dispositivo promete una serie de aplicaciones valiosas”, dijeron Martinis y Boxio de Google. “Por ejemplo, podemos imaginar la computación cuántica ayudando a diseñar nuevos materiales, como baterías livianas para automóviles y aviones, catalizadores que puedan producir fertilizantes de manera más eficiente (un proceso que hoy produce más del 2% de las emisiones de carbono del mundo) y medicamentos más efectivos”.

Aunque este logro de Google es ciertamente una hazaña en el mundo de la computación, este campo aún está en su infancia y las computadoras cuánticas que podamos emplear en la casa u oficina, aún permanecen lejos en el horizonte.

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Las opiniones expresadas en esta sección son de entera responsabilidad de sus autores.

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