Ordenadores cuánticos: El futuro de la economía mundial.

Por Martha Jacqueline Iglesias Herrera

Los ordenadores cuánticos, mucho más potentes que los ordenadores ordinarios, podrían reemplazar a los ordenadores que tenemos en nuestras mesas de trabajo.

Para los que se acercan por primera vez a este tema cabe destacar que los ordenadores ordinarios computan en un sistema binario de 0 y 1 llamados bits, mientras que los cuánticos pueden computar en qubits, o sea, pueden tomar valores entre 0 y 1. Esto da lugar a nuevas puertas lógicas que hacen posibles nuevos algoritmos y que problemas al parecer intratables pasen a ser tratables. Para hacerse una idea del gran avance, un computador cuántico de 30 qubits equivaldría a un procesador convencional de 10 teraflops (10 millones de millones de operaciones en coma flotante por segundo), cuando actualmente las computadoras trabajan en el orden de gigaflops (miles de millones de operaciones).

Pero tanto el teletransporte cuántico como los ordenadores cuánticos comparten la misma problemática: deben mantener la coherencia de grandes conjuntos de átomos. Si pudiera resolverse este problema, sería un logro trascendental en ambos campos.

Dato a tener en cuenta en esta dirección es que muchos de los códigos secretos de todo el mundo dependen de una «clave» que es un número entero muy grande, y de la capacidad de factorizarlo en números primos. Esto hace que la CIA y otras organizaciones secretas tengan especial interés por el desarrollo de los ordenadores cuánticos, pues si la clave es el producto de dos números, cada uno de ellos de 100 dígitos, entonces un ordenador digital podría necesitar más de 100 años para encontrar estos dos factores partiendo de cero.

Un código análogo es en la actualidad esencialmente irrompible. Por lo que el primer país que sea capaz de construir un sistema cuántico semejante podría descifrar los secretos mejor guardados de otras naciones y organizaciones en menos de un abrir y cerrar de ojos.

Veamos a continuación los avances al respecto en la actualidad.

AVANCES EN LA COMPUTACIÓN CUÁNTICA

En el año 1994, Peter Shor, de los Laboratorios Bell, demostró que factorizar números grandes en un ordenador cuántico podría ser un juego de niños. Su algoritmo sirvió para demostrar a una gran parte de la comunidad científica que observaba incrédula las posibilidades de la computación cuántica, que se trataba de un campo de investigación con un gran potencial. Este descubrimiento despertó rápidamente el interés de los Servicios de Inteligencia de todo el mundo pues, en teoría, este tipo de ordenador podría desbaratar completamente la seguridad de los ordenadores de hoy pues podría descifrar cualquier código.

En el año 2000 científicos de Los Álamos National Laboratory (EE. UU.) anunciaron el desarrollo de un computador cuántico de 7 qubits. Utilizando un resonador magnético nuclear se consiguen aplicar pulsos electromagnéticos y permite emular la codificación en bits de los computadores tradicionales.

En 2005 el Instituto de Óptica e Información Cuántica de la Universidad de Innsbruck (Austria) anunció que sus científicos habían creado el primer qbyte, una serie de 8 cúbits utilizando trampas de iones.

En 2006 Científicos de Waterloo y Massachusetts diseñan métodos para mejorar el control del cuanto y consiguen desarrollar un sistema de 12 qubits. El control del cuanto se hace cada vez más complejo a medida que aumenta el número de qubits empleados por los computadores.

En 2007 la empresa canadiense D-Wave Systems había supuestamente presentado el 13 de febrero de 2007 en Silicon Valley, una primera computadora cuántica comercial de 16 qubits de propósito general; luego la misma compañía admitió que tal máquina, llamada Orion, no es realmente una computadora cuántica, sino una clase de máquina de propósito general que usa algo de mecánica cuántica para resolver problemas.

En septiembre de 2007, dos equipos de investigación estadounidenses, el National Institute of Standards (NIST) de Boulder y la Universidad de Yale en New Haven consiguieron unir componentes cuánticos a través de superconductores. De este modo aparece el primer bus cuántico, y este dispositivo además puede ser utilizado como memoria cuántica, reteniendo la información cuántica durante un corto espacio de tiempo antes de ser transferido al siguiente dispositivo.

En 2008 según la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) de los EE. UU., un equipo de científicos consiguió almacenar por primera vez un Qubit en el interior del núcleo de un átomo de fósforo, y pudieron hacer que la información permaneciera intacta durante 1.75 segundos. Este periodo puede ser expansible mediante métodos de corrección de errores, por lo que es un gran avance en el almacenamiento de información.

En 2009 el equipo de investigadores estadounidense dirigido por el profesor Robert Schoelkopf, de la Universidad de Yale, que ya en 2007 había desarrollado el Bus cuántico, crea ahora el primer procesador cuántico de estado sólido, mecanismo que se asemeja y funciona de forma similar a un microprocesador convencional, aunque con la capacidad de realizar sólo unas pocas tareas muy simples, como operaciones aritméticas o búsquedas de datos. Para la comunicación en el dispositivo, esta se realiza mediante fotones que se desplazan sobre el bus cuántico, circuito electrónico que almacena y mide fotones de microondas, aumentando el tamaño de un átomo artificialmente.

En 2011 la primera computadora cuántica comercial es vendida por la empresa D-Wave Systems, fundada en 1999, a Lockheed Martin por 10 millones de dólares.

En 2012 IBM anuncia que ha creado un chip lo suficientemente estable como para permitir que la informática cuántica llegue a hogares y empresas. Se estima que en unos 10 o 12 años se puedan estar comercializando los primeros sistemas cuánticos.

En 2013, en abril, la empresa D-Wave Systems lanza el nuevo computador cuántico D-Wave Two el cual es 500 000 veces superior a su antecesor D-Wave One, con un poder de cálculo de 439 qubits. Realmente el D-Wave Two tuvo graves problemas finalmente, dado que no tenía las mejoras de procesamiento teóricas frente al D-Wave One. Éste fue comparado con un computador basado en el microprocesador Intel Xeon E5-2690 a 2.9 GHz, teniendo en cuenta que lo obtenido, es decir, el resultado en promedio fue 4000 veces superior.

En mayo de 2017, IBM presenta un nuevo procesador cuántico comercial, el más potente hasta la fecha de 17 qubits.

CONCLUSIONES

Aunque se plantea que la más minúscula vibración podría afectar a la coherencia de dos átomos y destruir la computación (pues los átomos que originalmente están en fase empiezan a sufrir decoherencia en cuestión de un nanosegundo), algunos científicos han especulado con que el futuro de la economía mundial podría depender de los ordenadores cuánticos. Se piensa que para algún momento después del 2020 los ordenadores digitales basados en el silicio alcancen su límite físico en términos de potencia.

También se explora la posibilidad de reproducir el poder del cerebro humano mediante los ordenadores cuánticos.

Bibliografía consultada:

Física de lo imposible- Michio Kaku
Wikipedia