Es preveu que, pels volts del 2030, el mercat de la computació quàntica arribi als 65.000 milions de dòlars, partint dels 500 milions als quals tot just va arribar el 2019. Segons una estimació del CIR, els ingressos de la computació quàntica estan fixats en 8.000 milions de dòlars només el 2027.
La Xina va llençar el primer satèl·lit quàntic el 2016. Els Estats Units, Alemanya, Rússia, l’Índia i la Unió Europea han intensificat els esforços envers la computació quàntica entenent que té un potencial estratègic molt important. El mateix president Trump va autoritzar la despesa de 1.200 milions de dòlars en ciència quàntica per al període 2019-2023 (National Quantum Initiative Ac). El govern de l’Índia va anunciar, dins dels pressupostos del 2020, un desemborsament de 1.120 milions de dòlars per al període 2020-2025. De la mateixa manera, Europa finança amb 1.000 milions d’euros un seguit de projectes d’investigació dins el camp de la quàntica.
QUÈ ÉS LA COMPUTACIÓ QUÀNTICA?
Un ordinador quàntic és un ordinador on les lleis que el descriuen no són les de la física clàssica, sinó les de la física quàntica. Així, en lloc de bits tindrem qbits (també anomenats cúbits o qubits). Els qbits, com els bits, poden valer 0 o 1, però –i aquí està la gran diferència– també poden valer 0 i 1 a la vegada.
Podem veure que un ordinador quàntic és capaç de calcular moltes solucions d’un problema a la vegada i, si sabem dissenyar el programa de manera adient, podem trobar, d’entre totes les solucions, la que és més probable que sigui la correcta. Per tant, podem entendre que una gran diferència entre un ordinador clàssic i un de quàntic és que el clàssic explora totes les solucions una rere l’altra i finalment troba la correcta, mentre que un ordinador quàntic té totes les solucions alhora i, de cop, troba aquella que és la correcta.
No hem de confondre la velocitat de càlcul amb la quantitat d’informació. És a dir, un ordinador quàntic no dona més informació que un de clàssic, ja que amb n qbits podem transmetre com a molt n bits d’informació (teorema de Holevo), el que passa és que un ordinador quàntic pot trobar solucions d’una manera diferent que un clàssic. Dit d’una altra manera, un ordinador quàntic no farà res que no pugui fer un ordinador clàssic (segons David Deutsch), però sí molt més ràpid.
QUIN AVANTATGE SUPOSA AIXÒ?
Doncs una capacitat de càlcul exageradament més bèstia que la d’un ordinador clàssic.
Entenem com a supremacia quàntica el punt al qual un ordinador quàntic serà capaç de completar un càlcul matemàtic que està, demostrablement, més enllà de les capacitats del superordinador més potent. Google, usant el seu ordinador quàntic, ha solucionat un problema matemàtic en 200 segons, mentre que un superordinador clàssic tardaria 1.000 anys a solucionar el mateix problema.
Arribar a la supremacia quàntica ens permetrà avançar en camps on ara ens resulta extremadament difícil o massa complex investigar. Així doncs, els camps on serà de més utilitat en un inici poden ser:
– Simulació. Simular el comportament de la matèria a nivell molecular. Volkswagen i Daimler, per exemple, usen ordinadors quàntics per simular la composició química de les bateries de cotxe per fer-les més eficients. També hi ha alguna farmacèutica que els aprofita per a la creació de nous fàrmacs.
– Optimització. Els problemes d’optimització són un camp on els ordinadors quàntics seran capaços de treballar molt bé, ja que poden, a partir de quantitats ingents de dades, trobar solucions de manera molt ràpida. Airbus utilitza aquests algorismes per trobar les maniobres adients perquè un avió usi la quantitat òptima de gasolina. Una coneguda empresa de transports executa aquests algorismes per a l’optimització del recorregut.
– Aleatorietat. La computació quàntica és capaç de generar veritables nombres aleatoris. Això pot tenir una aplicació directa als sortejos i a la teoria del joc, ja que el resultat (a diferència dels nombres pseudoaleatoris que un ordinador clàssic pot generar) és indeterminista.
– Intel·ligència artificial. Els problemes que formen part d’aquest camp són una bona base per a la computació quàntica, ja que necessiten una gran quantitat de dades i de càlculs. Aquests models basats en la computació quàntica poden millorar la resolució de tota una gamma de problemes en els quals la intuïció juga un paper important, com ara el reconeixement del llenguatge natural, la simulació de mercats financers, la diagnosi mèdica, la detecció de possibles errors en sistemes crítics o, fins i tot, la simulació del comportament humà.
– Criptografia. El matemàtic Peter W. Shor va desenvolupar un algorisme capaç de factoritzar un nombre de manera increïblement ràpida. La factorització d’un nombre és un problema complex que un ordinador clàssic pot tardar anys a resoldre i és la base de la criptografia de clau pública, extensament usada (targetes de crèdit, comerç electrònic…). Això fa que, en el moment que siguem capaços de construir un ordinador quàntic pràctic, aquest xifratge quedarà obsolet i s’hauran d’usar alternatives.
MERCAT ACTUAL
Actualment, el mercat està liderat per un grapat d’empreses que estan investigant i desenvolupant maquinari capaç d’executar algorismes quàntics. Les tres principals empreses que lideren el sector són IBM, investigant i construint un ordinador quàntic de propòsit general; Google, que basa més la seva investigació en la simulació, i D-Wave, que ha construït un ordinador quàntic especialitzat en l’optimització de problemes. Però també estan dedicant-hi recursos empreses com Microsoft, Alibaba, Nokia, Airbus, HP, AT&T, Toshiba, Mitsubishi, Volkswagen…
Totes les despeses que fan aquestes companyies les veuen com a inversions de cara al pronòstic que feia a l’inici dels diners que mourà aquest canvi de paradigma. Quant guanyaria una empresa d’automoció que tingués una bateria de cotxe que durés 100 vegades més que la resta? Quant ingressaria una farmacèutica que hagués aconseguit trobar un fàrmac per aturar l’Alzheimer? Quin volum de negoci generaria una companyia que tingués un sistema de compra per internet milions de vegades més segur que l’actual? Quin mal podria fer un hacker capaç de trencar, en qüestió de segons, la seguretat d’empreses com Visa, MasterCard, etc.?
Pep Oncins, membre de l’associació Restarting Badalona
