Imagine tener que realizar una operación matemática cuya solución, con ayuda de los supercomputadores más avanzados del mundo, tome más tiempo que la edad del universo. Ahora piense en un revolucionario paradigma de computación con un poder de procesamiento tal que resuelva ese mismo problema en tres días.
Tal es el poder de la computación cuántica, el futuro del supercómputo en el ámbito mundial. Este campo es explorado hoy por multinacionales y compañías dedicadas a la exploración y desarrollo de tecnología. Es el caso de Google, Microsoft, Nasa, IBM y D-Wave. El tema es analizado por docentes de EAFIT encargados del Centro de Computación Científica Apolo, centro de la Universidad que apoya a la investigación y a los procesos industriales mediante el uso del clúster computacional y que tiene entre sus objetivos reducir el tiempo estimado para los procesos de meses o años a semanas o incluso horas.
Juan Guillermo Lalinde Pulido, coordinador científico del Centro de Computación Científica Apolo, asegura que la computación cuántica se podría utilizar, en principio, para resolver cualquier problema. "Pero, dado a que estamos en las primeras etapas, se trabaja hoy en aplicaciones en tres tipos de problemas: aprendizaje de máquinas (inteligencia artificial), optimización cuántica y simulación cuántica".
En el primer frente, se trabaja con enfoques híbridos que integran computación clásica y cuántica para acelerar los procesos de aprendizaje en la inteligencia artificial. En el segundo, cuya aplicación sería potencialmente beneficiosa en el sector financiero, se hacen optimizaciones discretas en aplicaciones aeroespaciales, automotrices y de otras industrias. Finalmente, la simulación cuántica aprovecha este tipo de computación para simular procesos físicos y químicos, lo que permite diseñar nuevos materiales.
Los supercomputadores actuales, de acuerdo con Juan David Pineda-Cárdenas, coordinador técnico de Apolo, de EAFIT, "abarcan problemas imposibles de resolver para los ordenadores normales. Pero algunos no pueden ser abordados ni siquiera por estas máquinas. La computación clásica, la supercomputación, se queda corta. Si uno intenta factorizar un número de mil dígitos de manera computacional puede demorarse la edad del universo. La computación cuántica tardaría tres días".
Un computador cuántico utiliza, de manera controlada, los fenómenos cuánticos —relacionados con el comportamiento de la energía y la materia a nivel atómico y subatómico—, para procesar información de manera eficiente.
En palabras de Juan Guillermo Lalinde, "la principal diferencia entre un cúbit y un bit surge de la superposición de estados que se da en la mecánica cuántica: Si bien el primero puede representar un uno o un cero, la superposición de estados quiere decir que, bajo las condiciones adecuadas, puede estar en ambos estados a la vez. Esta propiedad, como muchas propiedades y fenómenos cuánticos, va en contra de la intuición, pero ha sido verificada experimentalmente".
Eso quiere decir que mientras la computación tradicional requeriría de 216 operaciones para evaluar este problema de potenciación, la cuántica, que se encuentra en sus primeras etapas de desarrollo, lo haría en una operación.
Tendencia mundial
Las máquinas de computación cuántica son aún pequeñas, pero con gran potencial. En marzo pasado, Google anunció su equipo de 72 cúbits. Si se tienen en cuenta estimaciones realizadas por expertos en el tema, cuando se alcance una máquina de 100 cúbits se superará la capacidad computacional de todas las supercomputadoras que hay actualmente en el mundo.
Cada vez que se adiciona un cúbit, según Juan Guillermo Lalinde, se duplica el número de estados representados simultáneamente. No obstante, aunque el objetivo es construir un computador cuántico digital tolerante a errores e interferencias, con capacidad de ser aplicado a cualquier problema, el docente asegura que faltan muchos temas por resolver, y eso puede tardar diez años más.
El coordinador científico de Apolo explica que en el mundo, en este momento, hay dos frentes de trabajo: "La construcción de computadoras cuánticas y la creación de herramientas para desarrollar aplicaciones para las mismas. En la primera línea, hay competidores como IBM y Google, quienes luchan por construir máquinas cada vez más potentes. En la segunda, además de estas dos empresas, están también Microsoft y la Nasa".
En Colombia, se han generado inquietudes sobre el tema. En particular, la Asociación Nacional de Empresarios de Colombia (Andi) invitó el año pasado a Alejandro Perdomo, colombiano que trabaja en la Nasa, para presentar en Medellín el tema de computación cuántica, en sus jornadas de innovación.
En EAFIT, Juan Guillermo avanza en la investigación científica del tema, con el objetivo de ofrecer cursos sobre el particular a partir del próximo semestre.
Así lo anuncia Juan David Pineda, quien resalta la importancia de la formación en este frente debido a que "no se trata solo de tener estas máquinas sino también de contar con personas capaces de manejarlas. Por ello, el esfuerzo es, por ahora, desde el punto de vista teórico y académico".
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Alejandro Gómez Valencia
Periodista Área de Información y Prensa EAFIT
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