1. Breve historia y orígenes
Todo comenzó a principios de siglo XX con el desarrollo de la física cuántica. Sin embargo, los primeros indicios de la computación cuántica no los vemos sino hasta la década de los ochenta, cuando el físico Paul Benoiff desarrolló una máquina de Turing modificada para funcionar bajo la tecnología de la mecánica cuántica.
En 1994, el matemático Peter Shor presentó un algoritmo para factorizar números enteros exponencialmente más rápido que mediante los métodos clásicos en computadoras normales. Se implementó principalmente como método de intercambio y encriptado de llaves llamado “RSA”, el cual es ampliamente aplicado actualmente.
En 1998 se llevó a cabo la primera experimentación de un algoritmo cuántico, empleando para ello un computador cuántico NMR con capacidad de 2 qubit (unidad básica de la computación cuántica, a diferencia del bit).
2. Computación cuántica en la actualidad
A finales de 2017 y principios de 2018, las gigantescas Intel, IBM y Google reportaron haber realizado pruebas en procesadores cuánticos de 49, 50 y 72 qubits respectivamente, alcanzando un rango en el que se cree que simular sus dinámicas cuánticas se vuelve imposible en los mejores computadores clásicos.
A principios de 2019, IBM lanzo IBM Q System one, su primera computadora cuántica para uso comercial, mientras que en septiembre del mismo año Google publicó en la revista Nature un artículo en el que declaraba haber alcanzado la supremacía cuántica, uno de los hitos más relevantes y esperados en el mundo de esta tecnología.
3. Descripción y antecedentes de la computación cuántica
Uno de los grandes retos es la construcción de esta tecnología. Su fabricación es extremadamente compleja, los materiales son a base de semiconductores, nanotecnología y minerales como diamantes u oro, además su mantenimiento requiere temperaturas cercanas al cero absoluto.
En una computadora clásica, el procesador lee registros, los cuales se comprenden como un código de almacenamiento en cadenas de unos y ceros para identificar su posición y su tamaño. Si la memoria obedece las leyes de la mecánica cuántica, el estado podría encontrarse en diferentes posiciones “clásicas” al mismo tiempo por la propiedad de superposición. Este estado se representa por medio de cadenas de bits y al conjunto de cadenas se le conoce como qubits.
4. Aplicaciones y beneficios de la computación cuántica
Son diversas las ventajas que la computación cuántica puede conferir en las distintas áreas del conocimiento. Estas son algunas de las más importantes y prometedoras:
- Criptografía: La criptografía cuántica tiene una aplicación directa en seguridad y el resguardo de datos personales.
- Motores de búsqueda: una de las aplicaciones más esperadas y respaldadas es en materia de motores de búsqueda, optimización de resultados, mayor rapidez, etc.
- Simulación: las aplicaciones en simulación son prácticamente infinitas y se vuelven particularmente interesantes aquellos modelos cuya recreación exige altas potencias, algunos de los cuales son imposibles de soportar por computadores clásicos en la actualidad.
- Machine learning: en esta rama de la inteligencia artificial, enfocada en que las computadoras puedan aprender por sí mismas, se podrían presentar ventajas en cuanto a velocidad de respuesta y procesamiento de datos, y por ende a toda la capacidad de analizar y resolver problemas.
5. Supremacía cuántica
El término lo introdujo John Preskill para describir el futuro de las computadoras, específicamente en cuanto a su capacidad de analizar y resolver en un tiempo razonable problemas que una computadora clásica es incapaz de resolver.
Durante los últimos años, Google e IBM se han jugado la carrera por esta supremacía cuántica, con algunas publicaciones sorprendentes. Por ejemplo, en septiembre de 2019 la computadora cuántica Sycamore de Google completó en 200 segundos una tarea que, según la compañía, podría haber tomado 10.000 años en resolverse por la computadora clásica más potente de la actualidad.
