Aunque todavía se encuentra en una fase de desarrollo y pruebas, hoy las principales economías del mundo ―China, la Unión Europea y Estados Unidos en la delantera― ven la computación cuántica como una tecnología estratégica, por su potencial capacidad para abordar temas complejos como el cambio climático y revolucionar las industrias.
Por eso, los gobiernos, grandes compañías y empresas emergentes están canalizando sus esfuerzos en impulsar la investigación y desarrollo en esta área.
Sólo en 2022 se registraron 35 mil 500 millones de dólares de inversiones públicas y privadas en tecnologías cuánticas, de acuerdo con estimaciones del Foro Económico Mundial (WEF, por sus siglas en inglés).
Unas 46 empresas estaban trabajando hasta 2022 en hardware de computación cuántica ―probablemente el número ha crecido al día de hoy―.
Los principales actores de este ecosistema han logrado importantes hitos durante los últimos años ―IBM, Microsoft y Google―, y en ocasiones incluso se han asociado en busca de llevar los avances a aplicaciones comerciales fuera de los laboratorios.
Hitos de la computación cuántica [línea del tiempo]
2016
- IBM creó el primer procesador cuántico compuesto por 5 cúbits superconductores, que puso a disposición a través de la Nube, permitiendo a los usuarios hacer experimentos y construir algoritmos.
2019, septiembre
- IBM abrió su primer centro de datos cuánticos en el mundo en Nueva York, Estados Unidos, con la flota de sistemas más grande de ese entonces para actividades comerciales y de investigación.
2019, octubre
- Google hizo una demostración de supremacía cuántica: construyó un ordenador cuántico capaz de realizar una tarea compleja en minutos, mientras que con los ordenadores convencionales tomaría 100 años o más.
2020
- Un equipo de científicos de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China resolvió en minutos un problema complejo que a una supercomputadora convencional la hubiera tomado millones de años. Pero la prueba no es aplicable a otros cálculos.
2022, marzo
- Microsoft desarrolló dispositivos capaces de crear cúbits topológicos escalables, diferentes a los de otras empresas. En teoría, estos cúbits son más estables y estarían libres de errores.
2023, febrero
- Google diseñó un sistema de corrección de errores que consiste en aumentar la cantidad de cúbits integrados en un cúbit lógico. Se trata de un aspecto fundamental que permitirá que las ventajas de la computación cuántica se vuelvan realidad.
2023, junio
- IBM anunció el primer centro de datos cuánticos en Europa, operativo en 2024. Tendrá múltiples sistemas de computación cuántica con procesadores de más de 100 cúbits.
2025
- IBM se propone construir un procesador de 4,000 cúbits para 2025 que requerirá una nueva arquitectura modular y una capa de software inteligente que ayude a controlar el ruido.
Las empresas y los centros de investigación alrededor del mundo han trabajado en producir y probar diferentes tipos de cúbits (con circuitos superconductores, fotónicos, basados en silicio o utilizando átomos fríos, por ejemplo), con el fin de mejorar su calidad y escalabilidad. Esta tarea es relevante debido a que de los cúbits depende en buena parte el funcionamiento de la computación cuántica.
Además, a medida que avanza la exploración de esta tecnología, otras empresas e instituciones se han interesado en participar en su desarrollo para aprovechar los potenciales beneficios futuros que traería a las diferentes industrias, como la farmacéutica, la automotriz, las finanzas o la agricultura.
Por ejemplo, IBM se asoció con JPMorgan Chase para desarrollar algoritmos cuánticos para optimizar las carteras de servicios financieros y mejorar la detección de fraudes. También hay más de 100 empresas farmacéuticas enfocadas en explorar cómo la computación cuántica puede mejorar el control de calidad y 25 apuntan a aplicaciones en su industria, según Mckinsey.
Google y Volkswagen también están trabajando juntos para desarrollar algoritmos cuánticos para baterías de vehículos eléctricos, con miras a optimizar el flujo de tráfico en las ciudades. Y Microsoft y Airbus están analizando su uso para reducir el consumo de combustible y las emisiones de carbono de los aviones.
Sin embargo, aunque la investigación y el desarrollo de la computación cuántica sigue creciendo y ha mostrado importantes avances, lo cierto es que existen claros desafíos técnicos.
Las grandes inversiones que el sector público y el privado destinan a esta tecnología parten de que la consideran disruptiva y revolucionaria, pero también hay quienes piensan que su impacto en realidad nunca se materializará.
Los principales retos alrededor de este campo tienen que ver con construir hardware cuántico escalable y estable.
De acuerdo con el WEF, hasta ahora no existe ningún sistema con la capacidad de controlar un millón de cúbits en un cálculo, lo que, de conseguirse, permitiría mostrar una aplicación en la vida real.
Además, los sistemas cuánticos son muy sensibles al ruido y los errores, lo cual puede interrumpir el cálculo que se lleve a cabo y afectar los resultados. Un estudio publicado en la revista Nature señala que se han diseñado protocolos para mitigar este problema y, con ello, reducir las tasas de error, pero aún no son lo suficientemente precisos.
Los cúbits pueden retener información sólo por un tiempo determinado antes de que el ruido o la interferencia destruyan esa información.
Por eso, extender el tiempo de vida de los cúbits en el que se mantienen estables (coherencia) es uno de los grandes retos. Hoy en día, se están probando distintos entornos y materiales de fabricación para extender ese tiempo de vida.
Por otro lado, las computadoras cuánticas han mostrado su gran poder principalmente en condiciones de laboratorio, pero trasladar ese potencial a cálculos útiles ―como el desarrollo de fórmulas químicas en la farmacéutica o crear fertilizantes más sostenibles para la agricultura― exige generar sistemas de corrección de errores cuánticos. No obstante, esta área de investigación se encuentra en una etapa temprana.
Otra de las problemáticas asociadas tiene que ver con el desarrollo de algoritmos eficientes para ejecutar en una computadora cuántica, que sean capaces de encontrar soluciones a un problema. Los algoritmos de esta naturaleza son el motor de aplicaciones de esta tecnología emergente en diferentes industrias.
La lista de desafíos en torno a la computación cuántica es extensa y abarca otros factores como la brecha de profesionales en la materia, ya que se trata de una área relativamente nueva; la falta de estandarización para dispositivos y tecnologías; la integración con la computación clásica para complementarse de ella; incluso la rentabilidad de invertir en este campo, pues su implementación es muy costosa y no hay un retorno a corto plazo.
Sin duda, la computación cuántica en la actualidad es una carrera de largo aliento que las empresas, investigadores y gobiernos quieren acortar. Esta tecnología no ha demostrado sus ventajas en un escenario de vida real hasta ahora, pero existen proyectos que ya están experimentando su potencial en algunas industrias.
Y a pesar de que ―por ahora― nadie puede ver los beneficios en la práctica, la mayoría del sector público y privado se ha dado cuenta del impacto que tendrá en la innovación y prefiere apostar por ella antes de que sea demasiado tarde.
El reto actual es dar el salto de la fase de experimentación que se ha dado en los años recientes a lo que IBM Quantum denomina era de la utilidad; es decir, mostrar su poder real para resolver problemas complejos.
Como advierte el WEF, hoy nadie quiere encontrarse en el futuro en una situación de desventaja, en la que su competidor, por ejemplo, pueda sintetizar compuestos fármacos en días en lugar de años porque él sí invirtió en la computación cuántica en el momento oportuno.
GRÁFICO
Ciclo de sobreexpectación
Línea vertical: Expectativas
Línea horizontal: Etapa
- Activación de la innovación → Computación cuántica (colocar casi al final del apartado porque está por salir de esa fase, RESALTAR)
- Pico de expectativas infladas → Aprendizaje automático
- Desilusión
- Pendiente de la iluminación → Integración de 5G y IoT / Realidad Virtual
- Meseta de productividad
Fuente: Gartner