Computación cuántica, la nueva carrera de superpotencias
En los años 60, Estados Unidos y la URSS se disputaban la supremacía espacial; siendo el primero el ganador al llevar al primer hombre a la luna. En la actualidad, Estados Unidos y China están inmersos en una competencia para dominar la computación cuántica, una tecnología que promete avanzar en varios órdenes de magnitud la computación y poner en riesgo la ciberseguridad global.
Aunque aún no existe una computadora cuántica funcional, los avances son importantes.
Justo como hace un año escribí en el texto ¿Qué es la computación cuántica y cuáles son sus aplicaciones?. Existen problemas que las computadoras tradicionales no son buenas resolviendo.
Un ejemplo es el famoso problema del vendedor viajero (traveling salesman problem) el cual busca optimizar la ruta de visitas de un vendedor. Un incremento pequeño en los destinos, tiene un efecto exponencial en las rutas.
Para ejemplificar:
Una computadora actual tarda un microsegundo para calcular 5 destinos. Pero este tiempo se vuelve inmenso agregando solo unos cuantos destinos más.
- 5 destinos, 12 posibles rutas - 1 Microsegundo
- 10 destinos - 181,400 posibles rutas 1 segundo
- 15 destinos - 43,000,000,000 posibles rutas - 12 horas
Si nos vamos a solo 25 destinos, tardaría 10 mil millones de años. La edad del universo.
*Por cada destino (N) el número posible de rutas es (n-1)!/2.
Si quisieras encontrar un ítem en una lista de un trillón y una super computadora tardaría 1 microsegundo por ítem:
Esto tiene aplicaciones que van desde la simulación molecular hasta la optimización de procesos industriales y financieros.
Sin embargo, uno de los temas más preocupantes es que la computación cuántica marcará el fin de la ciberseguridad actual.
La encriptación actual se basa en la solución de problemas matemáticos complejos, que con la tecnología actual tardarían cientos de años en predecir pero sería trivial para una computadora cuántica, comprometiendo toda la infraestructura de seguridad digital, desde transacciones financieras hasta secretos gubernamentales.
En esta carrera, Estados Unidos ha optado por desarrollar computadoras cuánticas basadas en superconductores, o electricidad, como el procesador de 1,121 qubits de IBM, que utiliza corrientes eléctricas para mantener los qubits en estados controlados. Este enfoque ha permitido avances significativos en precisión y control.
China, por otro lado, ha tomado una ruta diferente, apostando por la computación cuántica basada en fotones, es decir, luz. El uso de partículas de luz les ha permitido construir supercomputadoras como el Jiuzhang 2.0, que funcionan a temperatura ambiente y son extremadamente eficientes energéticamente.
Aunque es muy complejo entender todo el entorno, me gustaria explicar los beneficios y debilidades de los enfoques de estas dos superpotencias.
Enfoque de Estados Unidos basado en electricidad (superconductores)
Beneficios:
- Precisión y control: Los superconductores permiten mas control sobre los qubits, lo que reduce errores y aumenta la fiabilidad de los cálculos cuánticos.
- Infraestructura robusta: Empresas como IBM han construido una infraestructura poderosa, con plataformas accesibles para desarrolladores e investigadores, acelerando la innovación.
Debilidades:
- Requerimientos extremos: Para funcionar, estas computadoras necesitan temperaturas cercanas al cero absoluto, lo que implica altos costos energéticos y complejidad tecnológica.
- Escalabilidad limitada: Aunque los avances en qubits superconductores son prometedores, la dificultad para escalar el número de qubits sigue siendo un desafío.
Enfoque de China basado en fotones (luz)
Beneficios:
- Eficiencia energética: Los sistemas basados en luz pueden operar a temperatura ambiente, lo que los hace mucho más eficientes desde el punto de vista energético.
- Velocidad de procesamiento: Los fotones viajan a la velocidad de la luz, lo que ofrece un enorme potencial para procesar grandes volúmenes de datos de manera ultrarrápida.
Debilidades:
- Complejidad de control: Manipular fotones es extremadamente complejo, y la coherencia cuántica (mantener el estado cuántico estable) es más difícil de mantener en comparación con los superconductores.
- Tecnología emergente: A pesar de sus logros, la computación cuántica fotónica aún está en una etapa temprana y enfrenta más incertidumbres técnicas que los enfoques basados en electricidad.
Esta carrera esta muy lejos de tener un ganador. Ambos países están avanzando rápidamente, pero sus enfoques son distintos, cada uno con sus propias fortalezas. Estados Unidos domina en infraestructura y patentes, mientras que China ha hecho avances asombrosos en comunicación cuántica y está lanzando plataformas en la nube para acceso global, cabe resaltar que China es un país que ha violado patentes para lograr ventajas competitivas por lo tanto, los avances de USA estan en riesgo.
El desenlace de esta competencia será decisivo para el futuro de la tecnología y la seguridad global, y, tal como ocurrió con la carrera espacial, los beneficios y riesgos que traerá consigo cambiarán el destino de la humanidad.
Hasta la próxima, Manuel.