Computación cuántica, la revolución de los ordenadores

Los ordenadores han evolucionado sorprendentemente rápido. Desde mediados del siglo XX hasta la actualidad el desarrollo de estas máquinas no ha dado tregua. Sin embargo, es posible que se dé un salto mucho mayor en poco tiempo.

La Ley de Moore, enunciada en 1965 por el cofundador de Intel Gordon E. Moore, declara que la potencia de los ordenadores se duplica bianualmente. Sin embargo, el ritmo de crecimiento de la potencia ha disminuido progresivamente en los últimos años. Esto se debe a que es cada vez más complicado mejorar el microprocesador, que en términos prácticos se podría considerar como el cerebro del ordenador. En poco tiempo los ordenadores basados en la computación actual (computación clásica) habrán llegado a su límite. Pero este límite podría no existir en una nueva versión de la computación, esto es, la computación cuántica.

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La unidad básica de información del ordenador clásico se denomina Bit. Éste puede tomar el valor 1 o el valor 0.  Sin embargo, la unidad básica de un ordenador cuántico recibe el nombre de QuBit (Quantum Bit) y la diferencia principal radica en que puede tomar no dos, sino tres valores: el valor 1, el valor 0 y el valor simultáneo de 1 y 0 a la vez.

Qubit, partículas de la naturaleza

El qubit no es un artificio de la tecnología como lo es el bit, sino que son partículas ya presentes en la naturaleza. El qubit sería, por ejemplo, un átomo de hidrógeno (H). El átomo de H está conformado por un núcleo y por un electrón. Este electrón, según la energía que contenga, puede estar en un nivel fundamental o en un nivel excitado, es decir, de más energía. Se considera el valor 0 como el nivel fundamental y el valor 1, como el excitado. Así, en física cuántica el electrón no se encuentra inequívocamente en un nivel u otro de energía, sino que puede coexistir en ambos. Este hecho da ventaja al ordenador cuántico frente al clásico permitiéndole ser increíblemente más potente. Esto se traduce en ventajas como una mayor velocidad y la capacidad de procesar eficientemente enormes cantidades de información, entre otras.

El ordenador cuántico podría tener múltiples aplicaciones. Entre ellas se encuentra la predicción casi exacta de los fenómenos meteorológicos, inteligencia artificial mucho más avanzada, la fabricación de fármacos y la creación de nuevos materiales que conducen muy eficientemente el calor y la electricidad, entre otros. Además, dado a su potencia, la computación cuántica es capaz de saltarse los métodos de encriptación que se utilizan en la red para proteger archivos, comunicaciones, sistemas informáticos, etc. Así, se implantarían nuevos sistemas de codificación como la criptografía cuántica, que garantiza la seguridad de los mensajes.

Aislamiento, la clave del qubit

Una de las claves para poder crear esta tecnología es tener un gran control sobre los qubits. Como se ha mencionado anteriormente, los qubits son partículas. Esto no es tan sencillo, pues se trata de manipular la materia a una escala millones de veces más pequeña que la palma de la mano. Para poder controlar los efectos cuánticos es imprescindible que los qubits se encuentren aislados y a una temperatura extremadamente baja. En general, cuando una partícula aumenta su temperatura se mueve a una velocidad mayor y emite más radiación, lo cual, a su vez, hace más difícil manejarla. En definitiva, los qubits necesitan de una tecnología altamente precisa y meticulosa para poder ser correctamente manipulados.

Ordenador D-Wave 2X.

Ordenador D-Wave 2X.

Pese a lo complicado que pueda ser su elaboración, los ordenadores cuánticos ya son una realidad. Por ejemplo, la compañía canadiense D-Wave ha llegado a crear un ordenador con más de 1000 qubits, lo cual equivale a un número de bits de 300 cifras de largo (un número de bits tremendamente mayor que el de cualquier ordenador clásico). Su potencia es mucho menor que la calculada en el marco teórico, pero aun así ha despertado el interés de grandes compañías. En 2015 la NASA y Google se hicieron con el modelo D-Wave 2x con el fin de resolver problemas que los ordenadores clásicos son incapaces de abordar.

El precio es lo de menos

Sin embargo, no es necesario gastar millones para probar la computación cuántica. IBM ha hecho pública una página web que pone a los usuarios en contacto con un software basado en un chip de 5 qubits. Así, los expertos e investigadores pueden poner a prueba sus algoritmos y con ello, desarrollar nuevas técnicas de programación cuántica. Esto es, tecnología cuántica al alcance de un click.

Esta tecnología es muy prometedora. Continuamente se publican noticias sobre la creación de nuevos ordenadores cuánticos con menos errores y más qubits. El referente en computación cuántica J. Ignacio Cirac espera que en los próximos 20 años se cree el primer ordenador que opere con una potencia infinitamente superior a la actual, resolviendo las limitaciones técnicas que existen hoy en día.

Habrá que esperar muchos años hasta que el ciudadano de a pie pueda disfrutar de estos ordenadores pero, sin duda, estos chismes son el futuro.