La palabra está trillada a más no poder. Cuando en una película quieren explicar alguna locura científica, dicen que utiliza tecnología “cuántica”. Los románticos también utilizan el entrelazamiento cuántico para manifestar el vínculo inseparable que tienen con otra persona. Pero a pesar del abuso del término, hay una tecnología en desarrollo desde hace décadas en la que trabajan las mentes más brillantes del mundo: la computación cuántica. En este caso, no se trata de una tecnología inexplicable, sino de un avance tan revolucionario que cambiará la forma como investigamos vacunas y curamos enfermedades, como funcionan los ordenadores y la seguridad digital y, posiblemente, todo internet. En teoría.

Decimos que todo esto es en teoría porque las promesas de utilidad de la computación cuántica aún están por demostrarse. De acuerdo con expertos más pesimistas, aún falta comprobar que este tipo de computación es posible de hacer pues, hasta la fecha, no existe una computadora cuántica propiamente.

Aún así, gobiernos y gigantes tecnológicos han invertido miles de millones de dólares en lograrlo. ¿Por qué y qué esperan lograr con este nuevo tipo de computación? 

¿Qué lo hace cuántico?

Aunque podría pensarse que una computadora cuántica es simplemente un superordenador, realmente se trata de otra tecnología, tan distinta a la computación digital que usamos comúnmente que es como comparar una vela con un bombillo. 

Según lo explica la profesora de física Shohini Ghose de la Universidad Wilfrid Laurier en Canadá, mientras que los procesadores que utilizamos actualmente utilizan transistores binarios (los famosos 0 y 1 en forma de bits para almacenar información), la computación cuántica no se limita a dos posibilidades. 

“Un bit cuántico tiene una identidad más fluida y menos binaria. Puede existir en una superposición o combinación de ceros y uno. Con alguna probabilidad de ser un 0 y alguna posibilidad de ser un 1”, amplia Ghose.

Hartmut Neven, vicepresidente de ingeniería en Google y fundador del laboratorio de Inteligencia Artificial Cuántica, explica que con este nuevo tipo de computadores la búsqueda de un elemento entre un millón puede tomar alrededor de 1.000 pasos, mientras que con la computación clásica esta misma tarea tomará 500.000 pasos. 

Los bits cuánticos, también llamados cúbits (o qubits en inglés), aprovechan el funcionamiento subatómico de las partículas y potencian exponencialmente las capacidades de cómputo de una máquina. “Para un computador cuántico los problemas que un computador clásico podría resolver en mil años, pueden reducirse a cuestión de minutos”, explican en IBM.

En teoría, incluso, la computación cuántica podría darnos una fantasía de la ciencia ficción: teletransportación de la información. Ghose explica que esto es posible por, como dicen los románticos, el entrelazamiento cuántico, que hace que dos partículas subatómicas dadas estén vinculadas como para que le pase a una le afecte a la otra sin importar la distancia que las pueda separar.

¿Y para qué necesitamos tanto procesamiento?

Es cierto que en la vida cotidiana la computación tradicional es más que suficiente para la mayoría de personas, pero en investigación farmacéutica o sectores como la energía nuclear, esto será revolucionario. 

Con computadores cuánticos, explica Neven, podremos simular billones de posibilidades casi al instante, lo cual podría reducir el tiempo en los enésimos cálculos que se deben hacer para investigaciones médicas que se están haciendo sobre vacunas o enfermedades como el Alzheimer y que actualmente pueden tardar años en hacerse. 

Esta misma capacidad también podría mejorar la capacidad de encriptación de virtuales, lo cual mejoraría la seguridad en Internet. Otros usos posibles incluyen el mejoramiento de sistemas criptográficos y cálculos y proyecciones financieras.

Si bien todo esto suena maravilloso, las grandes empresas tecnológicas llevan trabajando varias décadas en esta tecnología y aún no existe la primera computadora cuántica. Uno de los chips cuánticos más potentes actualmente es el Osprey, desarrollado por IBM en 2022 y que cuenta con 433 cúbits. Para ponerlo en perspectiva, se calcula que una de estas computadoras debe tener alrededor de un millón de cúbits o más para que pueda hacer funciones útiles.

Por eso la revista Nature afirma que, de los procesadores cuánticos que existen actualmente, ninguno es útil para mayor cosa. Así lo piensa el científico computacional de la Universidad de Texas, Scott Aaronson, quien cree que las ventajas en criptografía y seguridad es la aplicación más directa que tiene esta tecnología. “Todos los otros casos de uso de los que hablan son más marginales, más especulativos, o ambas”.

Pero los optimistas no dejan que esto los desanime.

La carrera por llegar primero al futuro

De acuerdo con Neven el camino para conseguir una computadora cuántica consta de seis hitos que hay que alcanzar. Solo hasta 2023 los investigadores lograron alcanzar el segundo: demostrar que la corrección de errores es escalable. Esto es importante porque de cada 1.000 operaciones entre dos cúbits hay una que saldrá mal y que puede desestabilizar todo el sistema.

Pero en 2023, Neven y su equipo lograron mostrar que es posible “superponer” a miles de estos cúbits para que el margen de error sea de 1 en mil millones o menos.

Pero Google no es la única empresa que quiere lograr hacer el primer computador cuántico. IBM, Microsoft y Amazon también tienen proyectos en esta tecnología como Rigetti e Ionq. IBM, por ejemplo, superó con creces en 2023 al ordenador Osprey de IBM con Condor, un procesador con 1.121 cúbits.

Según calcula esta empresa, para 2035 esta industria costará 1.3 billones de dólares. 

Incluso los gobiernos están interesados en desarrollar la computación cuántica. Por ejemplo, la empresa estadounidense PsiQuantum anunció en agosto de 2024 que, en alianza con el estado de Illinois, comenzará a construir una super computadora de fotones cuántica que tendrá un millón de cubits cuando termine su construcción en 10 años. 

El objetivo de esta empresa es enfocarse en procesadores intermedios y llegar al millón de cúbits, pues los dispositivos más pequeños “son incapaces de corregir adecuadamente los errores y funcionar a un precio realista”, según explican en el MIT Technology Review.

Debido a la ventaja tecnológica que implicaría tener un computador cuántico, Estados Unidos y China son los países que más han invertido en este propósito, con 5 y 15 mil millones de dólares invertidos respectivamente. En 2018 EE.UU. aprobó su National Quantum Initiative y lo propio ha hecho el gigante asiático, que actualmente posee dos de los procesadores cuánticos más elaborados del mundo.

De acuerdo con la revista de ingeniería IEEE Spectrum, aunque en 2022 Estados Unidos aventajaba a China en la investigación de esta tecnología, para 2024 la carrera está cabeza a cabeza.

Pero por ahora la computación cuántica sigue siendo una meta que alcanzar más que una realidad. Aunque expertos como Neven de Google, creen que es cuestión de tiempo para conseguirla y, cuando podamos usarla, podrá ayudarnos incluso a responder preguntas fundamentales sobre la naturaleza humana como ‘¿Dónde se genera la experiencia consciente?’. “Si nuestra conjetura es correcta, esto nos permitiría expandir la conciencia humana en espacio, tiempo y complejidad”.