Capacidades de computación cuántica de IBM

En 1981, IBM y el MIT organizaron conjuntamente la primera conferencia sobre computación cuántica. La computación cuántica se basa en la física cuántica y, fundamentalmente, en la naturaleza, ya que desde hace más de un siglo se sabe que los componentes básicos de la naturaleza obedecen las leyes de la física cuántica. Así, en 1981, el Premio Nobel Richard Feynman instó a los científicos a construir un ordenador según la mecánica cuántica para poder simular la naturaleza.

En consecuencia, IBM mantuvo durante más de 20 años un laboratorio de investigación dedicado a la causa, ya que consideran que los actuales ordenadores electrónicos digitales basados en transistores están casi colmados y, por lo tanto, más que un deseo, es necesario dar el siguiente paso. Es de tal importancia que la investigación es reconocida y comparada con la de la carrera espacial, donde IBM también fue un engranaje crítico.

El 4 de mayo de 2016 IBM anunció el gran avance. Han abierto las capacidades de computación cuántica a investigadores y científicos de todo el mundo, que ahora pueden acceder al procesador cuántico de cinco qubits de IBM en cualquier ordenador de sobremesa o dispositivo móvil utilizando la IBM Quantum Experience, la primera de este tipo que se ofrece en la plataforma Bluemix a través de IBM Cloud. La pieza crucial de este rompecabezas enormemente complejo ha sido la falta de hardware para probar teorías e ideas que los sistemas cuánticos de IBM proporcionan ahora a través del portal Bluemix. El portal permite a los usuarios ejecutar y probar algoritmos y experimentos en el procesador cuántico de IBM trabajando con qubits individuales y explorar los recursos de lo que la computación cuántica puede ser capaz de permitir.

Pero, ¿qué es la computación cuántica?

El ordenador en el que está leyendo esto funciona con 1 y 0, encendido o apagado de forma binaria, pero los estados cuánticos permiten codificar información mucho más compleja en un ordenador mucho más pequeño. Siguiendo la Ley de Moore, según la cual el número de transistores de un microprocesador se duplica cada 18 meses, en 2020 o 2030 el número de circuitos de un microprocesador tendrá que medirse a escala atómica. Los ordenadores cuánticos aprovecharán entonces la potencia de los átomos y las moléculas para realizar cálculos mucho más rápidos que cualquier configuración basada en el silicio.

Los 1 y los 0 de un ordenador cuántico pueden estar en los dos estados a la vez o en superposición, de modo que mientras un ordenador normal puede manipular datos en los estados 1 o 0, los ordenadores cuánticos no se limitan a los dos estados, sino que pueden trabajar en todas las superposiciones y, de hecho, en todos los puntos intermedios. Lo más importante es que, a diferencia de los ordenadores digitales, que sólo calculan la acción correcta o la solución a un problema, los ordenadores cuánticos calculan todas las respuestas posibles y analizan la más adecuada a la velocidad del rayo.

En pocas palabras...

Como estos átomos pueden programarse para representar todas las combinaciones de entrada -y hacerlo simultáneamente-, cuando se ejecuta un algoritmo se prueban todas las combinaciones de entrada posibles a la vez, mientras que con un ordenador normal habría que recorrer en serie todas las combinaciones de entrada posibles antes de descubrir la solución, lo que para algunos de los cálculos más complicados llevaría una eternidad.

Al abrir el portal a investigadores, científicos y desarrolladores de todo el mundo, se espera que el paso de la computación cuántica de lo hipotético a lo práctico sea mucho más rápido al llegar a una base global y no sólo a unos pocos en un determinado laboratorio. En teoría, el modelo de la nube resuelve el requisito de disponer de una máquina física in situ al tener un único ordenador cuántico disponible en la plataforma de la nube.

Se trata de un avance sin precedentes que sin duda será el principio del fin de un proceso de más de 35 años, pero lo que está en juego es exactamente lo que detalla. Aunque las aplicaciones prácticas de la computación cuántica están aún muy lejos, lo que promete podría ser revolucionario. D-Wave, una pequeña empresa canadiense respaldada por la CIA y la NASA, ha sido la primera en producir un ordenador cuántico por un precio de 10 millones de dólares.

Pero, ¿adónde nos puede llevar esto? ¿Qué significa en el mundo real? ¿Qué puede significar para usted?

Bueno, las aplicaciones cubren casi cualquier industria y, más concretamente, la progresión de esas industrias. En la actualidad, D-Wave está probando un nuevo software extremadamente complejo que no podría funcionar con la tecnología actual de los aviones, con el objetivo final de conseguir aviones más seguros. En cuanto a nuestra exploración del mundo más allá del nuestro, la física cuántica podría evaluar los datos aprovechados por los telescopios para descubrir planetas lejanos parecidos al nuestro. En el mundo de la política y las organizaciones globales, los datos de marketing y consumo pueden analizarse en cuestión de segundos, identificando específicamente ciertos rangos, tendencias y preferencias que antes no eran posibles. Además, se prevé que la publicidad hiperpersonalizada (por muy desalentador que parezca) podría ser un factor enorme de crecimiento económico y de estímulo del gasto de los consumidores.

Los vehículos autónomos, como todos sabemos, están en fase de desarrollo metafórico, con Google y Volvo a la cabeza. Aunque los informes afirman que sus respectivas tecnologías quizás utilicen ordenadores cuánticos para diseñar software que distinga los coches de los puntos de referencia, la predicción meteorológica de precisión puede ser finalmente una oportunidad, aunque no hay muchos que confíen en este tipo de predicciones, ya sea un ordenador cuántico o un presentador de cliché. Con el tiempo, la tecnología podría llegar a calcular la duración de nuestros viajes y sus variaciones, mientras que la atención sanitaria es quizá la más interesante y de mayor alcance, ya que analiza los datos de secuenciación del ADN para descubrir tratamientos específicos superiores, mientras que los avances computacionales también podrían llevar a determinar exactamente cómo se desarrollan las enfermedades y, en consecuencia, cómo se detienen.

No se trata sólo de la velocidad, sino de la enorme cantidad de información que puede procesarse y analizarse simultáneamente. Reducir el tiempo y los costes son dos de las mayores áreas de explotación, aunque las principales aplicaciones de los ordenadores cuánticos son resolver problemas computacionales excepcionalmente complejos que ahora no podemos, pero la explicación más relacionable es la siguiente: en la industria farmacéutica, en relación con el descubrimiento de nuevos fármacos, probar billones de combinaciones de aminoácidos para encontrar una única proteína es el epítome de las competencias, descubrir, ir más allá y, en última instancia, continuar nuestra evolución.

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