La informática ya es cuántica

Tal como los no demuestra IBM que acaba de presentar su procesador cuántico Eagle con una capacidad de 127 qubits de proceso, ya no permite a supeordenadores digitales reproducir sus procesos, lo mejor está por llegar gracias a IBM, Google, Microsoft o Intel

Y como podía ser de esperar, la multinacional norteamericana IBM se ha convertido en la primera en diseñar un ordenador cuántico de vanguardia.

La principal novedad es que las operaciones matemáticas que se han realizado con el ordenador cuántico de IBM, ya no pueden ser emuladas, dada su complejidad, por ningún ordenador convencional.

El procesador cuántico Eagle de IBM duplica en capacidad de proceso al chino Zuchongzhi, el ordenador cuántico más potente hasta la fecha.

Capacidad de cálculo exponencial

Es lo que nos está permitiendo la computación cuántica, como es el caso del procesador cuántico Eagle, que duplica en capacidad de cálculo al ordenador Zuchongzhi, el más potente hasta la fecha.

Eagle dispone de una capacidad de cálculo de 127 qubits duplicando al ordenador Zuchongzhi, que había sido desarrollado al alimón por la Universidad de Ciencia y Tecnología de China y la Universidad Tsinghua de Pekín.

El ordenador chino había batido el récord de generar una secuencia de números aleatorios en tres minutos, algo que con los más potentes ordenadores convencionales que hoy en día hay en el planeta se hubiese tardado 600 años.

Un antes y un después

El procesador Eagle de IBM ha supuesto un hito debido a que ha superado los 100 qubits en capacidad de proceso y ya es imposible reproducir su actividad en ordenadores convencionales, incluido los más potentes del Mundo.

Tal como informan desde IBM, el número de total de átomos necesarios para que un procesador convencional pudiese operar como el procesador Eagle excede al que conforman los 7.500 millones de personas que vivimos en el Mundo.

Sin embargo, la computación cuántica no será efectiva hasta que los procesadores alcancen un millón de qubits, esto es, será en ese momento en el cual los ordenadores cuánticos sustituyan a los superordenadores tradicionales.

Pero la intención de IBM es la de persistir en su apuesta por lo cuántico, y para fin de año 2022 pretende tener operativo un procesador de 433 qubits de capacidad, y para el 2023 otro de 1.121 qubits.

Una carrera a tumba abierta

Pero como en otras facetas de la ciencia aplicada, se ha desencadenado una carrera por ver quien es el primero que fabrica un procesador cuántico que pueda reemplazar a los superordenadores digitales.

En esa tumultuosa competición, todos los días aparecen noticias que mejoran la calidad de la computación cuántica, participan Intel, Microsoft, Google e IBM, si nos ceñimos a empresas privadas.

Pero es que universidades y gobiernos también participan en la carrera por alumbrar el primer procesador cuántico de uso aplicado, entre ellos los más pujantes son los de EE. UU., China, y en un segundo plano la Unión Europea.

Pero sin duda el gobierno que más dinero está aportando a la investigación en computación cuántica es China, ya que en el trienio comprendido entre el 2017 y el 2020 ha invertido el equivalente a 10.000 millones de dólares.

Estados Unidos pretende invertir en tres años 1.200 millones de dólares hasta 2023, y en el periodo comprendido entre 2022 a 2026 la Unión de Europea se dejará 1.000 millones de dólares.

Aplicar la física teórica

La computación cuántica bebe de la aplicación de la física teórica, esto es, utilizar a niveles subatómicos la materia para lograr una capacidad de cálculo desconocida hasta el momento.

Un ordenador digital actual trabaja con unos y ceros, que es la manera de representar la existencia o no, respectivamente, de corriente eléctrica en los transistores que conforman el procesador.

Con la tecnología actual, un microprocesador se encuentra formado por miles de esos transistores, que realizan complejas operaciones en cuestión de milisegundos.

Pero la capacidad de implementar transistores, por mucho que se miniaturicen los mismos, tiene un límite físico.

A diferencia de la computación clásica, los procesadores cuánticos pueden tener un estado que seas un cero, un uno o una superposición de ambos estados, que se denomina enlazamiento cuántico.

Es dicho enlazamiento el que permite un número exponencial de operaciones, que llegan a 2n, lo que permite un número casi infinito de operaciones en el mismo tiempo.

Mientras que con dos qubits se pueden realizar cuatro operaciones, con diez se llega a las 1024 operaciones en la misma unidad de tiempo.

Una circuitería casi de ciencia ficción para uso aplicado

La parte electrónica necesaria para la computación cuántica suena casi a ciencia ficción: se usan microondas, trampas de iones o anillos superconductores.

Una de las primeras dificultades que han tenido que resolver los ingenieros es la temperatura en la cual tienen que operar los procesadores cuánticos, que es próxima a – 273 grados Celsius.

Al mismo tiempo, un procesador cuántico se tiene que estar aislado completamente de su entorno, ya que cualquier ruido, por pequeño que este sea, puede desestabilizar su normal operación.

En cuanto a los usos que se pueden dar a los nuevos ordenadores cuánticos, todo parece indicar que cuando mejoren sustancialmente la capacidad de proceso tendrán un uso aplicado.

Aplicado a la investigación de nuevos materiales, desarrollo de medicamentos, investigación espacial de nuevas galaxias y planetas y machine learning.

Romper la criptografía actual

Puede resultar uno de los resultados perversos de aumento de capacidad de los procesadores cuánticos, que serán capaces de resolver los más complejos algoritmos de seguridad informática en cuestión de zeptosegundos.

Sin embargo, existen sistemas criptográficos desarrollados actualmente que ni la computación cuántica puede resolverlos, por lo que la solución será la utilización de esos sistemas para guardar el secreto, entre otros, de las comunicaciones.

Además, es posible, muy posible, que gracias a la computación cuántica se puedan desarrollar nuevos sistemas criptográficos que no sean vulnerables a esa misma tecnología cuántica, algo parecido a lo que ha sucedido con la computación digital.

Fuente – EL PAÍS

Imagen – Patrick / Ulysse Bellier / Oak Rigde Laboratory / Eje Gustafsson / Maximilian Paradiz / Anders Sandberg / School of Mathematics – University of Manchester

Publicado por Gonzalo Sánchez del Pozo

Sobre todo apasionado: de las letras, de los paisajes, de los lugares insondables, de las historias, de los personajes, de las situaciones, de los mares, de las montañas. Nómada, como cantaba Franco Batiatto, "que busca los ángulos de la tranquilidad, en las nieblas del norte, en los tumultos civilizados, entre los claros oscuros y la monotonía de los días que pasan".

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