Qué es la computación cuántica
La computación cuántica y las supercomputadoras que revolucionarán la tecnología
Vivimos en la era de la tecnología, pero aún no lo hemos visto todo: la computación cuántica, que en los últimos años ha dado pequeños —pero importantes— pasos de la mano de grandes empresas, promete revolucionar casi todo lo que conocemos. A continuación, repasamos sus posibles aplicaciones, que van desde la ciberseguridad a la movilidad pasando por la salud.
En un mundo binario de unos y ceros, los ordenadores cuánticos serían como los Albert Einstein de la informática, cerebros electrónicos extraordinarios capaces de realizar en unos segundos tareas casi imposibles para una computadora clásica. La multinacional IBM será la primera en comercializar uno de estos prodigios de la tecnología, el Q System One, un cubo de cristal de unos 3 x 3 metros y 20 qubits que fue presentado en 2019 y estará disponible para el ámbito empresarial y la investigación.
¿Qué es la computación cuántica?
Esta rama de la informática se basa en los principios de la superposición de la materia y el entrelazamiento cuántico para desarrollar una computación distinta a la tradicional. En teoría, sería capaz de almacenar muchísimos más estados por unidad de información y operar con algoritmos mucho más eficientes a nivel numérico, como el de Shor o el temple cuántico.
Esta nueva generación de superordenadores aprovecha el conocimiento de la mecánica cuántica —la parte de la física que estudia las partículas atómicas y subatómicas— para superar las limitaciones de la informática clásica. Aunque la computación cuántica presenta en la práctica problemas evidentes de escalabilidad y decoherencia, permite realizar multitud de operaciones simultáneas y eliminar el efecto túnel que afecta a la programación actual en la escala nanométrica.
¿Qué es un qubit?
La informática cuántica utiliza como unidad básica de información el qubit en lugar del bit convencional. La principal característica de este sistema alternativo es que admite la superposición coherente de unos y ceros, los dígitos del sistema binario sobre los que gira toda la computación, a diferencia del bit, que solo puede adoptar un valor al mismo tiempo —uno o cero—.
Esta particularidad de la tecnología cuántica hace que un qubit pueda ser cero y uno a la vez, y además en distinta proporción. La multiplicidad de estados posibilita que un ordenador cuántico de apenas 30 qubits, por ejemplo, pueda realizar 10 billones de operaciones en coma flotante por segundo, es decir, unos 5,8 billones más que la videoconsola PlayStation más potente del mercado.
Diferencias entre la computación cuántica y la tradicional
La computación cuántica y la tradicional son dos mundos paralelos con algunas similitudes y numerosas diferencias entre sí, como el uso del qubit frente al bit. A continuación, repasamos tres de las más relevantes:
Lenguaje de programación
La computación cuántica carece de un código propio para programar y recurre al desarrollo e implementación de algoritmos muy específicos. Sin embargo, la informática tradicional cuenta con lenguajes estandarizados como Java, SQL o Python, entre muchos otros.
Funcionalidad
Un ordenador cuántico no es una herramienta para uso popular ni cotidiano, como un ordenador personal (PC). Estas supercomputadoras son tan complejas que solo tienen cabida en el ámbito corporativo, científico y tecnológico.
Arquitectura
La composición de un ordenador cuántico es más sencilla que la de uno convencional, y no tiene memoria ni procesador. Estos equipos se limitan a un conjunto de qubits que sirven de base para su funcionamiento.
El salto cuántico de la computación
La velocidad de los ordenadores cuánticos
La computación cuántica contempla el uso de los qubits superconductores para disparar de forma exponencial la velocidad de los ordenadores.
La construcción de sistemas cuánticos más grandes
Los segmentos lineales de qubits han dado paso a un diseño de cuatro qubits superconductores sobre un chip de un cuarto de pulgada cuadrada.
La detección y minimización de errores cuánticos
La exposición al calor hace que los qubits sean más propensos a errores, pero ya se ha demostrado cómo identificar errores bit-flip y phase-flip en ellos.
La velocidad de los ordenadores cuánticos
La computación cuántica contempla el uso de los qubits superconductores para disparar de forma exponencial la velocidad de los ordenadores.
Fuente: Tech Target.
Condiciones de funcionamiento de un ordenador cuantico
Estos ordenadores son extremadamente sensibles y necesitan unas condiciones muy concretas de presión, temperatura y aislamiento para funcionar sin errores. La interacción de estas máquinas con partículas externas provoca fallos de medición y el borrado de las superposiciones de estados, de ahí que permanezcan selladas y se tengan que manejar a través de ordenadores convencionales.
Un ordenador cuántico necesita una presión atmosférica casi inexistente, una temperatura ambiente próxima al cero absoluto (-273 °C) y aislarse del campo magnético terrestre para evitar que los átomos se muevan y colisionen entre sí, o interactúen con el entorno. Además, estos sistemas funcionan durante intervalos muy cortos de tiempo, por lo que la información se termina dañando y no puede almacenarse, dificultando aún más la recuperación de los datos.
Principales aplicaciones de la computación cuántica
La seguridad informática, la biomedicina, el desarrollo de nuevos materiales y la economía son algunos de los ámbitos que podrían vivir una gran revolución gracias a los avances en computación cuántica. Estos son algunos de sus beneficios más interesantes:
Finanzas
Las empresas optimizarían aún más sus carteras de inversión y mejorarían los sistemas para la detección del fraude y la simulación.
Salud
Este sector se beneficiaría en el desarrollo de nuevos medicamentos y tratamientos personalizados genéticamente, así como en la investigación del ADN.
Ciberseguridad
La programación cuántica conlleva riesgos, pero también avances para la encriptación de datos, como el nuevo sistema Quantum Key Distribution (QKD). Esta nueva técnica para el envío de información sensible utiliza señales luminosas para detectar cualquier intromisión en el sistema.
Movilidad y transporte
Compañías como Airbus utilizan la computación cuántica para diseñar aviones más eficientes. Además, los qubits permitirán avances notables en los sistemas de planificación del tráfico y la optimización de rutas.
¿En que estado se encuentra actualmente la computación cuántica?
La computación cuántica se encuentra en un punto de inflexión tecnológico. Grandes empresas tecnológicas han anunciado el desarrollo de superordenadores cuánticos a gran escala y tolerantes a fallos, como el "Quantum Starling" de IBM, que se espera esté operativo en 2029 con 200 cúbits lógicos. Microsoft también ha presentado avances prometedores en cúbits topológicos con su dispositivo "Majorana 1", aunque aún bajo escrutinio científico. En paralelo, compañías como Nvidia destacan que esta tecnología ya empieza a ofrecer ventajas frente a la computación clásica en ciertas tareas, como la simulación molecular.
Europa también está apostando fuerte por esta revolución: España ha invertido más de 59 millones de euros en la startup Multiverse Computing, enfocada en software cuántico e IA. No obstante, persisten desafíos técnicos como la corrección de errores, la fidelidad de operaciones y la escalabilidad de los sistemas. Se estima que las primeras aplicaciones comerciales prácticas podrían empezar a llegar a partir de 2029.