Se prevé que, alrededor de 2030, el mercado de la computación cuántica llegue a los 65.000 millones de dólares, partiendo de los 500 millones a los que apenas llegó el 2019. Según una estimación del CIR, los ingresos de la computación cuántica están fijados en 8.000 millones de dólares sólo en 2027.
China lanzó el primer satélite cuántico en 2016. Los Estados Unidos, Alemania, Rusia, India y la Unión Europea han intensificado los esfuerzos hacia la computación cuántica entendiendo que tiene un potencial estratégico muy importante. El propio presidente Trump autorizó el gasto de 1.200 millones de dólares en ciencia cuántica para el período desde 2019 hasta 2023 (National Quantum Initiative Ac). El gobierno de la India anunció, dentro de los presupuestos de 2020, un desembolso de 1.120 millones de dólares para el período 2020 a 2025. Del mismo modo, Europa financia con 1.000 millones de euros una serie de proyectos de investigación dentro del campo de la cuántica.
¿QUÉ ES LA COMPUTACIÓN CUÁNTICA?
Un ordenador cuántico es un ordenador donde las leyes que lo describen no son las de la física clásica, sino las de la física cuántica. Así, en lugar de bits tendremos Qbit (también llamados cúbito o qubits). Los Qbit, como los bits, pueden valer 0 o 1, pero -y aquí está la gran diferencia- también pueden valer 0 y 1 a la vez.
Podemos ver que un ordenador cuántico es capaz de calcular muchas soluciones de un problema a la vez y, si sabemos diseñar el programa de manera adecuada, podemos encontrar, de entre todas las soluciones, la que es más probable que sea la correcta. Por lo tanto, podemos entender que una gran diferencia entre un ordenador clásico y uno cuántico es que el clásico explora todas las soluciones una tras otra y finalmente encuentra la correcta, mientras que un ordenador cuántico tiene todas las soluciones a la vez y, de golpe , encuentra aquella que es la correcta.
No debemos confundir la velocidad de cálculo con la cantidad de información. Es decir, un ordenador cuántico no da más información que uno clásico, ya que con n Qbit podemos transmitir como mucho n bits de información (teorema de Holevo), lo que pasa es que un ordenador cuántico puede encontrar soluciones de una manera diferente que un clásico. Dicho de otro modo, un ordenador cuántico no hará nada que no pueda hacer un ordenador clásico (según David Deutsch), pero sí mucho más rápido.
QUÉ VENTAJA SUPONE ESTO?
Pues una capacidad de cálculo exageradamente más bestia que la de un ordenador clásico.
Entendemos como supremacía cuántica el punto al que un ordenador cuántico será capaz de completar un cálculo matemático que está, demostrablemente, más allá de las capacidades del superordenador más potente. Google, usando su ordenador cuántico, ha solucionado un problema matemático en 200 segundos, mientras que un superordenador clásico tardaría 1.000 años en solucionar el mismo problema.
Llegar a la supremacía cuántica nos permitirá avanzar en campos donde ahora nos resulta extremadamente difícil o demasiado complejo investigar. Así pues, los campos donde será de más utilidad en un inicio pueden ser:
- Simulación. Simular el comportamiento de la materia a nivel molecular. Volkswagen y Daimler, por ejemplo, usan ordenadores cuánticos para simular la composición química de las baterías de coche para hacerlas más eficientes. También hay alguna farmacéutica que los aprovecha para la creación de nuevos fármacos.
- Optimización. Los problemas de optimización son un campo donde los ordenadores cuánticos serán capaces de trabajar muy bien, ya que pueden, a partir de cantidades ingentes de datos, encontrar soluciones de manera muy rápida. Airbus utiliza estos algoritmos para encontrar las maniobras adecuadas para que un avión use la cantidad óptima de gasolina. Una conocida empresa de transportes ejecuta estos algoritmos para la optimización del recorrido.
- Aleatoriedad. La computación cuántica es capaz de generar verdaderos números aleatorios. Esto puede tener una aplicación directa a los sorteos y la teoría del juego, ya que el resultado (a diferencia de los números pseudoaleatorios que un ordenador clásico puede generar) es indeterminista.
- Inteligencia artificial. Los problemas que forman parte de este campo son una buena base para la computación cuántica, ya que necesitan una gran cantidad de datos y de cálculos. Estos modelos basados en la computación cuántica pueden mejorar la resolución de toda una gama de problemas en los que la intuición juega un papel importante, como el reconocimiento del lenguaje natural, la simulación de mercados financieros, el diagnóstico médico, la detección de posibles errores en sistemas críticos o, incluso, la simulación del comportamiento humano.
- Criptografía. El matemático Peter W. Shor desarrolló un algoritmo capaz de factorizar un número de manera increíblemente rápida. La factorización de un número es un problema complejo que un ordenador clásico puede tardar años en resolverse y es la base de la criptografía de clave pública, extensamente usada (tarjetas de crédito, comercio electrónico …). Esto hace que, en el momento que seamos capaces de construir un ordenador cuántico práctico, este cifrado quedará obsoleto y se deberán usar alternativas.
MERCADO ACTUAL
Actualmente, el mercado está liderado por un puñado de empresas que están investigando y desarrollando hardware capaz de ejecutar algoritmos cuánticos. Las tres principales empresas que lideran el sector son IBM, investigando y construyendo un ordenador cuántico de propósito general; Google, que basa más su investigación en la simulación, y D-Wave, que ha construido un ordenador cuántico especializado en la optimización de problemas. Pero también están dedicando recursos empresas como Microsoft, Alibaba, Nokia, Airbus, HP, AT & T, Toshiba, Mitsubishi, Volkswagen …
Todos los gastos que hacen estas compañías las ven como inversiones de cara al pronóstico que hacía al inicio del dinero que moverá este cambio de paradigma. Cuánto ganaría una empresa de automoción que tuviera una batería de coche que durara 100 veces más que el resto? En cuanto ingresaría una farmacéutica que hubiera conseguido encontrar un fármaco para detener el Alzheimer? ¿Qué volumen de negocio generaría una compañía que tuviera un sistema de compra por internet millones de veces más seguro que el actual? Qué mal podría hacer un hacker capaz de romper, en cuestión de segundos, la seguridad de empresas como Visa, MasterCard, etc.?
Pep Oncins, membre de l’associació Restarting Badalona
