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¿UN TRILLÓN DE DÓLARES PARA 2035?

La inversión en esta tecnología futurista es enorme. La Unión Europea, por ejemplo, desarrolló un plan maestro cuántico y le asignó 1,100 millones de dólares. Del otro lado del Atlántico, el gobierno estadounidense creó en 2018 la Ley sobre la iniciativa cuántica nacional, que otorga 1,200 millones de dólares para investigaciones en este tema durante un periodo de cinco años. Según esta legislación, los 17 Laboratorios Nacionales del Departamento de Energía servirán como columna vertebral del internet cuántico. En la región de Chicago, que se ha convertido en uno de los principales centros mundiales de investigación cuántica, ya se están dando pasos cruciales hacia la construcción de dicho internet. En febrero de este año, los científicos del Laboratorio Nacional Argonne y la Universidad de Chicago entrelazaron fotones a través de un bucle cuántico de 83 kilómetros en los suburbios de esa ciudad, estableciendo con éxito una de las redes cuánticas terrestres más largas del país. Según el Departamento de Energía, esa red pronto se conectará al laboratorio Fermilab en Batavia, Illinois. China no se queda atrás en la carrera de los cúbits. Hace tres años anunció que comenzó a construir el laboratorio de investigaciones más grande del mundo para desarrollar una computadora cuántica y otras formas de la tecnología. El Laboratorio Nacional para la Ciencia de la Información Cuántica, que costará 10,000 millones de dólares, estará en un lote de 37 hectáreas en la provincia de Anhui. Además de la computadora, tendrá el objetivo de desarrollar la metrología cuántica, que consiste en medir cambios mínimos en la gravedad y otros efectos físicos que se pueden utilizar para construir sistemas de navegación autónomos y de alta precisión. Esto tiene una aplicación clave para vehículos autónomos y submarinos, que no tendrían que depender del GPS u otras señales de navegación externas que podrían bloquearse o usarse para detectar su ubicación.

+400 mdd

La investigación de McKinsey sugiere que la factorización de números primos muy grandes, ese mítico avance que permitirá “romper” los algoritmos de cifrado actuales, no será posible en el mejor de los casos hasta finales de la década. También indica que el uso de computadoras cuánticas o pseudocuánticas para resolver problemas de optimización comenzará entre 2022 y 2026. De ahí en adelante, sugieren los analistas, su adopción podría moverse rápidamente, hasta el punto de que para 2030 habría entre 2,000 y 5,000 computadoras cuánticas en el mundo. Pero es importante remangarse la camisa ahora e iniciar las acciones para aprovechar el futuro de la tecnología, porque el complejo ecosistema de hardware y software requerido será una enorme curva de aprendizaje para todas las entidades que desempeñarán un papel vital en poner en marcha el uso práctico de la computación cuántica. Por ejemplo, los proveedores de tecnologías de enfriamiento y los materiales necesarios para la fabricación de estos dispositivos. Además, se requerirá apoyo en el desarrollo de una estrategia comercial de computación cuántica. “Las posiciones clave se toman hoy y las batallas tecnológicas se ganan hoy”, dice Ménard. “La cadena de valor es compleja porque algunos de sus eslabones están en el hardware, otros en el software y algunos en el negocio”. Analistas de la firma Predictive Analytics Today opinan que, aunque son optimistas acerca del potencial del mercado comercial cuántico, “habría que pensarlo dos veces antes de hablar de la cifra de un trillón”. Subhash Kak, profesor de ingeniería eléctrica y de computación en la Universidad Estatal de Oklahoma, ve las cosas un poco más oscuras. “He trabajado en computación cuántica durante años y creo que, debido a la inevitabilidad de los errores al azar que se presentan en el hardware, es poco probable que algún día tengamos computadoras útiles”. Para que las computadoras funcionen correctamente, explica Kak en un análisis, deben corregirse todos los pequeños errores aleatorios. “En una computadora cuántica, tales errores surgen de elementos del circuito que no son ideales, y de la interacción de los cúbits con el entorno que los rodea. Por estas razones, los cúbits pueden perder coherencia en una fracción de segundo y, por tanto, el cálculo debe completarse en incluso menos tiempo. Si los errores aleatorios, que son inevitables en cualquier sistema físico, no se corrigen, los resultados de la computadora no tendrán valor”.

Diseño Web y Animación: Pamela Jarquin

5,512 patentes

EL PODER DEL CÚBIT

Salvador Venegas, profesor de la Escuela de Ingeniería y Ciencias del Tec, dice que los resultados sobresalientes de esta disciplina son el diseño de algoritmos, la criptografía y las computadoras comerciales.

Cableado interior del refrigerador de dilución de IBM, que protege el chip cuántico.

En el sector privado, la carrera también va que arde. En medio del interés comercial, las empresas compiten por estar en la cabecera de las investigaciones y logros. Aunque Intel, Microsoft, Alibaba y Baidu están en la lucha, los rivales más sonados son Google e IBM, sus esfuerzos incluyen tratar de construir hardware que replique el modelo de circuito de las computadoras clásicas. Es lo que IBM hizo con Q System One, la primera computadora cuántica comercial basada en circuitos y que tiene 20 cúbits. “Un problema es que los sistemas experimentales que existen tienen menos de 100 cúbits, y para lograr un desempeño computacional útil probablemente se necesiten máquinas con cientos de miles de cúbits”,opina el profesor Kak. Cuando en octubre de 2019 Google anunció con fanfarrias en la revista Nature haber logrado la “supremacía cuántica”, el mundo contuvo el aliento. El gigante tecnológico había creado, en sociedad con la agencia espacial NASA, la primera computadora cuántica capaz de hacer un cálculo que era imposible para una computadora estándar: su sistema Sycamore, de 53 cúbits, demoró tan solo 200 segundos en hacer un cálculo que, según los investigadores de Google, le habría tomado 10,000 años a una supercomputadora. Los científicos de IBM dijeron entonces que Google no había hecho nada especial, porque IBM había colocado 14 computadoras cuánticas en la nube a disposición de clientes interesados en hacer investigaciones, la mayor de las cuales también cuenta con 53 cúbits. No importa quién lo haga primero o mejor, lo cierto es que la supremacía cuántica ha sido comparada con el primer vuelo de los hermanos Wright en 1903, cuando los aviones se habían convertido en una realidad, pero no eran útiles prácticamente hablando. Aunque por ahora las computadoras cuánticas no van a desplazar a las convencionales, la promesa de la cuántica acaba de romper el suelo, y hoy que sus primeras hojas salieron a la luz, habrá que regarlas y abonarlas. Para que en un futuro, tal vez no tan distante, podamos cosechar en ellas nuestras millas de viajero frecuente.

¿Será google, IBM, Intel, Alibaba o microsoft? No importa quién llegue primero, la promesa de la computación cuántica acaba de romper el suelo

El tamaño y futuro del mercado de la computación cuántica es objeto de mucha especulación. No obstante, cuando consultoras como la estadounidense McKinsey & Company —que está entre las 20 más respetadas del mundo— sacan un pronóstico, la gente presta atención. Según el informe de McKinsey publicado el año pasado, para 2035 la tecnología tendrá un valor global de mercado de un trillón de dólares. Esta valuación, explica la firma, provendrá de los cuatro campos principales de la aplicación de la tecnología: la simulación cuántica, la factorización de números primos, el aprendizaje automático cuántico y un salto adelante en los métodos estadísticos usados para determinar cómo un simple evento es el resultado de la contribución de varias causas. Los primeros sectores que se beneficiarán de la computación cuántica serán finanzas, logística y fabricación avanzada, que conducirán a la producción de una gama de máquinas potentes capaces de ayudar a la creación de nuevas moléculas en las industrias química, farmacéutica y de ciencia de materiales. Luego del anuncio del estudio, hecho durante el show de innovación Viva Technology 2019 en Francia, Alexandre Ménard, director senior asociado en McKinsey, comentó que “si tuviéramos esas capacidades hoy, podríamos encarar la epidemia de covid-19 de forma mucho más eficiente. La computación cuántica hace posible desarrollar vacunas y medicamentos decenas de veces más rápido. Es de esperar que la tecnología esté lista para la próxima crisis de salud”.

“(La tecnología cuántica) se puede utilizar para incrementar dramáticamente nuestra capacidad de procesamiento de información, esto es, de cómputo y de comunicación de datos”. Salvador Venegas Profesor de la Escuela de Ingeniería y Ciencias del Tec

CONCEPTOS CLAVE

EL INTERÉS NO SE DETIENE

Inyectaron inversionistas en startups del sector en 2019. CB Insights

La computación cuántica comenzó a principios de la década de 1980, cuando el físico Paul Benioff propuso un modelo mecánico cuántico de la máquina de Turing. El poder de esta tecnología está en su capacidad para generar y manipular bits cuánticos o cúbits. Las computadoras de hoy usan bits, un flujo de pulsos eléctricos u ópticos que representan unos o ceros, y que son esencialmente cadenas largas de estos dígitos binarios. Las computadoras cuánticas, por otro lado, usan cúbits, que suelen ser partículas subatómicas como electrones o fotones. Generar y administrar cúbits es un desafío científico y de ingeniería. Éstos pueden representar numerosas combinaciones posibles de 1 y 0 al mismo tiempo. Esta capacidad de estar simultáneamente en múltiples estados se llama superposición. Para superponer los cúbits, los investigadores los manipulan con láseres de precisión o rayos de microondas. El segundo concepto clave es el entrelazamiento. En una computadora convencional, duplicar el número de bits produce que su poder de procesamiento se duplique. Gracias al entrelazamiento, agregar cúbits a una máquina cuántica produce un aumento exponencial en su capacidad para procesar números.

SUPREMACÍA AL ESTILO CUÁNTICO

Hay en el mundo vinculadas a computación cuántica. RS Components

EL PELIGRO DE LOS RAYOS CÓSMICOS

Las científicas Hanhee Paik y Sarah Sheldon están concentradas: examinan el hardware dentro del refrigerador en el laboratorio de IBM en Yorktown Heights, Nueva York.

Por Ángela Posada-swafford

Moderno, intimidante y opaco como el futuro mismo. el sistema de computación cuántica Q System One flota dentro de una vitrina dramáticamente iluminada del laboratorio de investigaciones de IBM en Yorktown Heights, Nueva York. Protegido dentro de un tubo de vidrio de borosilicato negro diseñado para evitar interferencias con campos electromagnéticos, el delicado brocado de electrónica refrigerada a casi el cero absoluto recuerda más un candelabro de alta tecnología que una computadora en el sentido tradicional de la palabra. Develado a comienzos de 2019, Q System One es –junto con experimentos de otros 18 laboratorios de investigaciones en cuatro países y empresas como Google, Intel y Microsoft– el símbolo de uno de los conceptos más vivaces y misteriosos de la ciencia moderna. El consenso global es que un sistema de comunicación mediante mecánica cuántica representa una de las fronteras tecnológicas más importantes del siglo XXI. Los científicos creen ahora que la construcción de un prototipo funcional estará al alcance de la mano en la próxima década. Al mismo tiempo hay quienes opinan que tanta algarabía podría indicar la génesis de una burbuja tecnológica, porque la computadora cuántica aún no está lo suficientemente avanzada como para tener un uso práctico y comercial, y que tal meta está todavía lejos en el futuro. Mientras tanto, la tecnológica IBM se refiere a Q System One como “la primera computadora cuántica integrada del mundo”. Y advierte que aunque todavía no es un aparato que alguien pueda comprar físicamente, sí es posible alquilar tiempo de investigación en la nube, como ya hacen los aceleradores de partículas de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) y de Fermilab, y laboratorios nacionales como Argonne y Lawrence Berkeley en Estados Unidos.

Un estudio del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), publicado en la revista Nature en agosto pasado, sugiere que un anteriormente desconocido enemigo de las computadoras cuánticas es la radiación de fondo de bajos niveles, tanto natural como artificial. Cosas como los rayos cósmicos, que son inofensivos por lo general, pueden causar un mal funcionamiento de los cúbits, lo que hace que su rendimiento sea más lento y bastante más limitado. Para superar esta barrera, los científicos tendrán que encontrar formas de proteger los cúbits y cualquier computadora cuántica práctica de la radiación de bajo nivel. Hay algunas soluciones, una de ellas es construir las computadoras bajo tierra o diseñar bits cuánticos que sean tolerantes a los efectos de la radiación. “Este es un resultado emocionante, porque nos motiva a pensar en otras formas de diseñar cúbits para solucionar este problema de la radiación ambiental”, dice William Oliver, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática y miembro del laboratorio Lincoln del MIT.

IBM Q System One

En el sector privado, la carrera también va que arde. En medio del interés comercial, las empresas compiten por estar en la cabecera de las investigaciones y logros. Aunque Intel, Microsoft, Alibaba y Baidu están en la lucha, los rivales más sonados son Google e IBM, sus esfuerzos incluyen tratar de construir hardware que replique el modelo de circuito de las computadoras clásicas. Es lo que IBM hizo con Q System One, la primera computadora cuántica comercial basada en circuitos y que tiene 20 cúbits. “Un problema es que los sistemas experimentales que existen tienen menos de 100 cúbits, y para lograr un desempeño computacional útil probablemente se necesiten máquinas con cientos de miles de cúbits”, opina el profesor Kak. Cuando en octubre de 2019 Google anunció con fanfarrias en la revista Nature haber logrado la “supremacía cuántica”, el mundo contuvo el aliento. El gigante tecnológico había creado, en sociedad con la agencia espacial NASA, la primera computadora cuántica capaz de hacer un cálculo que era imposible para una computadora estándar: su sistema Sycamore, de 53 cúbits, demoró tan solo 200 segundos en hacer un cálculo que, según los investigadores de Google, le habría tomado 10,000 años a una supercomputadora. Los científicos de IBM dijeron entonces que Google no había hecho nada especial, porque IBM había colocado 14 computadoras cuánticas en la nube a disposición de clientes interesados en hacer investigaciones, la mayor de las cuales también cuenta con 53 cúbits. No importa quién lo haga primero o mejor, lo cierto es que la supremacía cuántica ha sido comparada con el primer vuelo de los hermanos Wright en 1903, cuando los aviones se habían convertido en una realidad, pero no eran útiles prácticamente hablando. Aunque por ahora las computadoras cuánticas no van a desplazar a las convencionales, la promesa de la cuántica acaba de romper el suelo, y hoy que sus primeras hojas salieron a la luz, habrá que regarlas y abonarlas. Para que en un futuro, tal vez no tan distante, podamos cosechar en ellas nuestras millas de viajero frecuente.