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La revolución cuántica: de la teoría a la frontera tecnológica
La computación cuántica, una tecnología que promete superar las limitaciones de las computadoras clásicas, enfrenta desafíos significativos en su desarrollo; la pregunta que surge es si se está al borde de una nueva era informática o si, en realidad, se trata de una campaña de marketing exagerada
Explorando las fronteras de la computación cuántica: un vistazo al futuro de la tecnología
Cuando Richard Feynman propuso en 1981 la idea de una computadora cuántica en su famosa conferencia “Simulating Physics with Computers” (“Simulación de la física con computadoras”), muchos lo consideraron una especulación teórica más del reconocido físico estadounidense. Cuatro décadas después, su visión ha dado origen a una revolución tecnológica en desarrollo. Pero ¿qué es exactamente una computadora cuántica?
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Los sistemas de computación cuántica representan un salto revolucionario respecto a las computadoras tradicionales. A diferencia de los equipos actuales que procesan información con bits convencionales, estas máquinas aprovechan las peculiaridades de la mecánica cuántica —la rama de la física que estudia la naturaleza a nivel microscópico, es decir, a escalas atómicas y subatómicas—. Este enfoque permite realizar cálculos imposibles para la computación actual, prometiendo avances en campos que van desde la medicina y la seguridad hasta la inteligencia artificial y el medio ambiente.
Feynman marcó un punto de inflexión en la tecnología al demostrar que simular el comportamiento cuántico exigía procesadores basados en sus propias reglas. En el universo subatómico, las partículas exhiben propiedades revolucionarias: existen en múltiples estados simultáneamente (superposición), se influencian al instante a cualquier distancia (entrelazamiento) y solo adoptan un estado concreto al ser medidas (colapso cuántico). Estas características hacen imposible su representación con las computadoras comunes.
La contribución fundamental del Nobel de Física fue proponer sistemas que integraran estas singularidades en lugar de ignorarlas. Este enfoque ha sentado las bases para la computación cuántica, que, aunque alguna vez se consideró inviable, ahora tiene el potencial de revolucionar diversas industrias, a pesar de los desafíos que aún enfrenta.
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La computación cuántica requiere entornos físicos específicos, lo que implica un diseño muy diferente al de las computadoras convencionales; en la imagen, una científica de IBM examina un ordenador cuántico en el centro de investigación de la multinacional en Nueva York
CONNIE ZHOU / IBM
Del bit al cúbit: un salto conceptual
Para entender la computación cuántica es necesario alejarse de la lógica binaria que rige a la informática actual. Mientras esta opera con bits —que representan ceros o unos—, los ordenadores cuánticos utilizan cúbits o bits cuánticos (del inglés quantum bit o qubit), que pueden existir en un estado de superposición, es decir, ser cero y uno simultáneamente. Gastón Milano, CTO de GeneXus by Globant, lo explica para Galería con una analogía sencilla: “Imaginen una moneda en el aire: mientras gira, no es cara ni cruz, sino ambas cosas a la vez. Solo al caer se define su estado. Los cúbits funcionan así: permiten explorar múltiples posibilidades antes de ‘colapsar’ en un resultado”.
Esta propiedad permite a los ordenadores cuánticos llevar a cabo cálculos de manera distinta a los ordenadores tradicionales, ya que pueden explorar múltiples posibilidades simultáneamente. Por ejemplo, un algoritmo cuántico podría factorizar números extremadamente grandes en segundos, una tarea que requeriría milenios para un ordenador clásico.
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Los cúbits son las unidades básicas de información que se integran dentro de los chips cuánticos (en la imagen) para realizar cálculos mediante estados cuánticos, como la superposición y el entrelazamiento
AFP
El sueño y la realidad: qué se ha logrado y qué falta
A pesar de su potencial, la computación cuántica aún está en pañales. Los sistemas actuales, como los de Google, IBM o Amazon, tienen apenas unos cientos de cúbits (más cúbits, mejor cálculo cuántico) y son extremadamente frágiles. “El mayor desafío es mantener las ‘monedas en el aire’ —dice Milano—. Cualquier interferencia, como cambios de temperatura o vibraciones, hace que los cúbits pierdan su coherencia y generen errores”. Para minimizar estos problemas, los procesadores cuánticos deben operar cerca del cero absoluto (-273 °C), la temperatura más baja que se puede alcanzar, en ambientes aislados que requieren infraestructuras costosas y complejas.
Sin embargo, el campo avanza a un ritmo acelerado. Recientemente, Microsoft y Atom Computing anunciaron un avance cuántico que les permitiría lanzar en los próximos meses una computadora comercial con esta tecnología. Casi al mismo tiempo, IBM presentó mejoras sustanciales tanto en hardware, con su procesador Heron, como en software con Qiskit, logrando ejecutar algoritmos complejos 50 veces más rápido que los métodos convencionales.
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Imagen que ilustra cómo se presenta actualmente una computadora cuántica en funcionamiento, instalada en la Universidad Goethe de Fráncfort, Alemania: Baby Diamond (caja negra a la izquierda)
AFP
Google, por su parte, reveló hace unos meses en la revista Nature su nuevo chip cuántico Willow, un procesador superconductor capaz de resolver en apenas cinco minutos un problema de referencia que al superordenador más potente del mundo le tomaría aproximadamente 10.000 trillones de años. Este procedimiento, conocido como RCS (Random Circuit Sampling), sirve para probar qué tan bien funciona un procesador cuántico, comparando los resultados que produce con los que, según la teoría, debería obtener.
Sin embargo, estos benchmarks son ejercicios de laboratorio diseñados específicamente para validar el potencial teórico, no aplicaciones comerciales reales. Como explica Milano, “marcan hitos tecnológicos importantes, pero distan de ser soluciones prácticas implementables. La mayoría de los avances son más científicos que prácticos. La verdadera ventaja cuántica aplicada a problemas del mundo real sigue siendo un objetivo futuro”.
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Gastón Milano, CTO de GeneXus by Globant
Globant
Expectativas vs. realidad
Los expertos consideran que todavía el desarrollo de computadoras cuánticas prácticas tropieza con barreras técnicas considerables. Para que estos sistemas superen de manera consistente a los ordenadores tradicionales en usos reales, se requieren mejoras radicales en tres áreas críticas: “La fabricación estable de cúbits, la mitigación de sus fallos característicos y la creación de programas especializados”, sintetiza Milano a Galería.
Si bien existen nichos en los que la tecnología cuántica podría ofrecer ventajas tempranas, la realidad es que el 90% de los casos de uso mencionados por las grandes tecnológicas permanecen en el terreno teórico. Este desfase entre expectativa y realidad ha creado un ecosistema en el que algunas organizaciones exageran el estado actual de las soluciones cuánticas. Los motivos varían: desde la búsqueda de financiamiento hasta el marketing tecnológico o el impacto en los mercados bursátiles. Sin embargo, detrás del entusiasmo mediático, los resultados tangibles siguen siendo escasos y específicos.
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Presentación del chip cuántico Willow, de Google
Google
La situación plantea una paradoja: mientras la investigación genuina avanza lentamente con logros incrementales, el discurso público a menudo sugiere una revolución inminente. Esta brecha entre el laboratorio y el titular periodístico representa uno de los mayores desafíos para el desarrollo serio del campo cuántico.
Milano reflexiona sobre la dificultad de hacer predicciones: “El ser humano siempre quiere anticipar plazos, pero en computación cuántica los avances son impredecibles. Podemos estimar 10 años y lograrlo en tres, o viceversa. El desafío es enorme: necesitamos nuevos materiales superconductores, estándares de programación unificados y tecnologías que no requieran condiciones extremas como el cero absoluto. Hoy cada gigante tecnológico —Google, Microsoft, IBM, Amazon— experimenta con enfoques distintos, lo que evidencia que aún no existe un consenso sobre el camino definitivo”, señala.
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Los puntos cuánticos son nanocristales semiconductores con propiedades ajustables que pueden absorber y emitir luz en diferentes longitudes de onda del espectro visible; se utilizan en diversas aplicaciones, como imágenes médicas, computación cuántica, láseres de diodo, células solares y transistores
AFP
El futuro: más allá de la Luna
Si la computación clásica permitió al ser humano llegar a la Luna, la cuántica podría llevarlo a descifrar los misterios del mundo subatómico. “Imagine simular moléculas para diseñar fármacos contra enfermedades incurables, o entender cómo funciona la conciencia —reflexiona Milano—. Esa es la verdadera promesa: explorar lo que hoy nos parece imposible”.
Mientras tanto, empresas como Globant ya experimentan con algoritmos híbridos (clásicos + cuánticos) y asesoran a industrias en la llamada criptografía poscuántica, preparándose para un futuro en el que los sistemas actuales de encriptación queden obsoletos. “No sabemos cuándo llegará, pero hay que estar listos —dice Milano—. Como con la inteligencia artificial, lo que hoy es teórico mañana podría ser esencial”.
Para cerrar, Milano rescata una idea de Feynman, al que considera el padre de la computación cuántica: la importancia de la curiosidad y la ciencia ficción. “Muchas innovaciones nacen de imaginar lo imposible. La computación cuántica es eso: un salto al vacío, pero con el potencial de cambiar todo”. El camino es largo, pero las monedas ya están en el aire.
