Entramos en la era de la computación cuántica

 

De la mecánica cuántica teórica al prototipo real, la computación cuántica está dando el salto del mundo académico a la solución a problemas reales de la ciencia y la economía. La integración de la computación clásica con la cuántica y con la inteligencia artificial constituirá la mayor revolución informática de los últimos sesenta años. Esta década ha sido bautizada como la Década Cuántica, pues es ahora cuando las empresas comienzan a ver esta tecnología como una solución de negocio.

El inmenso poder de esta forma de computación reposa sobre dos propiedades de la mecánica cuántica: la interferencia y el entrelazamiento. El principio de interferencia permite al ordenador cuántico suprimir soluciones no deseadas y solo presentar las correctas. A medida que procesa simultáneamente todos los valores posibles de los datos de entrada (valores denominados superposiciones, pues, a diferencia de los bits clásicos que deben adoptar 1 o 0, los cúbits pueden adoptar simultáneamente 1 y 0), el número de operaciones disminuye considerablemente. El entrelazamiento, por su parte, implica que el estado combinado de los cúbits (los bits cuánticos) contiene más información de la que contienen los cúbits independientes. Estos dos principios no tienen ninguna analogía en la informática clásica.

No obstante, la computación cuántica no reemplazará a la clásica, sino que la potenciará y complementará. Incluso en el caso de los problemas que un ordenador cuántico puede resolver mejor, harán falta los ordenadores convencionales, porque la entrada y salida de datos continuará haciéndose de la forma tradicional.

La próxima gran revolución de la informática tiene lugar cuando se combinan la computación cuántica con la clásica y con la inteligencia artificial. Las sinergias que emanan de esta tríada guiarán el futuro de la computación.

En el medio plazo, se espera que la computación cuántica sea capaz de resolver tres tipos de problemas:

• Simulación, modelizar sistemas y procesos que tienen lugar en la naturaleza.
• Búsqueda y mapeo, implica buscar la solución mejor o la óptima en una situación susceptible de tener numerosas respuestas.
• Problemas algebraicos, incluyendo aplicaciones para el machine learning o aprendizaje automático.

Poco a poco, la computación cuántica va generando soluciones concretas que irán teniendo un impacto significativo en distintos sectores de actividad. Deloitte identifica tres aplicaciones clave en las que esta tecnología aportará mejoras en términos de eficiencia en las empresas y organizaciones de distintos sectores: la optimización de algoritmos, la ciencia de datos y los modelos matemáticos, y la química cuántica y la ciencia de los materiales.

Los algoritmos de optimización persiguen identificar la mejor solución o el mejor proceso, entre distintas opciones posibles. Un ejemplo de esto es la búsqueda de las mejores rutas para vehículos de mercancías, usando para ello datos en tiempo real, algo que ya está estudiando la empresa ExxonMobil para la gestión de las rutas de su flota mercante de más de 50 000 naves.

Las empresas utilizan los macrodatos para intentar establecer patrones que les permitan predecir el comportamiento futuro de un sistema -por ejemplo, el mercado de un bien concreto o la evolución de valores financieros-, o a solucionar un problema específico. El uso de cada vez mayores volúmenes de datos y de información en tiempo real a corto plazo pondrá en evidencia las limitaciones de la informática convencional, y la necesidad de utilizar ordenadores cuánticos para realizar en poco tiempo tareas y operaciones que escapan a la capacidad de los anteriores. Este tipo de modelos intensivos en datos es utilizado especialmente en sectores como el financiero y el asegurador en temas como el credit scoring (la calificación de una operación de riesgo financiero), valoración de activos o el análisis del riesgo en inversiones, entre muchos otros.

Finalmente, la computación cuántica puede aportar mucho en el terreno de la química y de los materiales, dada la incapacidad de los ordenadores actuales para llevar a cabo eficientemente los cálculos necesarios que requieren el estudio de la estructura molecular y sus propiedades, la predicción del comportamiento de los materiales, o el conocer cómo variará este con la menor alteración molecular. Las computadoras cuánticas podrán construir y manejar los modelos moleculares con absoluta precisión, abriendo la puerta a grandes avances en el terreno del estudio y desarrollo de los materiales, y también en la creación de nuevos medicamentos.