Elena Canorea
Communications Lead
Según McKinsey, el mercado de la computación cuántica puede crecer hasta alcanzar unos 80.000 millones de dólares en 2035 o 2040. Actualmente nos encontramos en un momento en el que muchas tecnologías qubit están compitiendo para convertirse en la base de la primera computadora cuántica universal sin fallos, pero aún hay muchos retos a los que debe hacerse frente.
Analizamos su prospectiva de futuro, su potencial y el impacto que va a suponer para individuos y empresas.
Hace unos meses os compartíamos otros artículos sobre si las empresas deben prepararse para la computación cuántica y los fundamentos alrededor del Quantum Computing.
Resumiendo, la informática cuántica aprovecha el poder de la mecánica cuántica para ayudarnos a superar las limitaciones que el mundo informático actual ha ido encontrando. Sin embargo, como el estado cuántico de una partícula es un fenómeno natural, significa que puede reproducirse de diferentes maneras.
Tiene el potencial de transformar numerosos sectores, pues este tipo de ordenadores resuelven problemas de forma exponencialmente más rápida y con menos consumo de energía que los ordenadores tradicionales.
Por ello, va a permitir a las empresas optimizar mejor sus estrategias de inversión, el cifrado o descubrir nuevos productos. Y algunas de sus aplicaciones más extendidas serán la criptografía, el análisis de datos, las predicciones, búsqueda de patrones, investigación de fármacos, etc.
Se ha alcanzado un punto de inflexión clave en la historia de la computación cuántica con el concepto de “supremacía cuántica”, que se refiere al punto en el que un ordenador cuántico supera a los superordenadores clásicos más potentes. Este logro muestra cómo los ordenadores cuánticos tienen la capacidad de abordar problemas complicados diez veces más rápido que los ordenadores clásicos.
De hecho, en 2019, Google alcanzó un punto de inflexión en este ámbito al lograr la supremacía cuántica, lo que indica que el uso de ordenadores cuánticos con fines útiles es factible.
Aún no ha surgido ningún enfoque para evaluar y comparar las tecnologías de qubits que pueda producir una computadora cuántica perfecta. Pero sí que encontramos 6 consideraciones y desafíos clave para evaluarlas:
Debido a que la industria y la tecnología aún se encuentran en una etapa relativamente temprana de su desarrollo, McKinsey ha elegido las cinco tecnologías qubits principales:
A pesar de los notables avances, la computación cuántica sigue enfrentándose a muchos obstáculos tecnológicos que limitan por el momento sus aplicaciones, escalabilidad y fiabilidad.
Debido a su fragilidad, la interconexión de qubits, la decoherencia y el ruido externo, los sistemas cuánticos son propensos a errores. Por ello, es necesario mejorar las estructuras cuánticas tolerantes a fallos, los tiempos de coherencia de los qubits y los métodos de corrección de errores.
Por otro lado, la creación de hardware cuántico (sistemas de refrigeración criogénica, circuitos de control y fabricación de qubits) sigue siendo un reto técnico que requiere cooperación y creatividad interdisciplinarias.
En comparación con los ordenadores clásicos, los cuánticos son extremadamente susceptibles al ruido, ya que el estado cuántico de los qubits es muy frágil y cualquier perturbación, como una ligera vibración o un cambio de temperatura puede afectar descontroladamente, provocando que se pierda la información almacenada.
La decoherencia plantea un desafío en la computación cuántica, pues, para evitar errores, los cálculos deben completarse antes de que ocurra esta decoherencia. Aunque aumentar el plazo de coherencia de un qubit es un área importante de investigación, un enfoque popular para abordarla es el desarrollo de códigos de corrección de errores.
Aunque corregir errores mediante códigos no es un concepto nuevo, se vuelve mucho más desafiante en el entorno cuántico que en el clásico, pudiendo manifestarse en cambios de fase, cambios de bits o una combinación de ambos. Además, los qubits no se pueden replicar como se hace con los bits clásicos, por lo que requiere de códigos de corrección mucho más complejos.
En este proceso, la información cuántica almacenada en un qubit lógico se protege de errores codificándola en varios qubits físicos. Y ahora hay muchos códigos ampliamente utilizados para la corrección de errores, cada uno de los cuales representa una forma diferente de codificar información cuántica, como el código Shor, el Steane o el Surface.
La escalabilidad se refiere a la capacidad de aumentar la cantidad de qubits en un sistema cuántico para permitir la resolución de problemas más complejos.
Es un proceso muy complejo debido a la dificultad de conectar una gran cantidad de qubits para crear sistemas más grandes. Una posible solución es el uso de técnicas de corrección de errores que implican la creación de redundancia en el sistema para permitir la detección y corrección de errores.
Pero, para que sea un proceso satisfactorio, estas técnicas requieren del uso de qubits adicionales y algoritmos complejos, lo que puede complicar aún más el proceso de escalado.
Existen distintos métodos para construir ordenadores cuánticos, como circuitos superconductores, iones atrapados y qubits topológicos. Cada método presenta sus propias dificultades, y aún no está claro cuál será el más viable para la computación cuántica a gran escala.
Actualmente, los ordenadores cuánticos son caros y requieren de entornos muy especializados para funcionar. Por ello, uno de los grandes retos para esta tecnología es que sea accesible para un uso generalizado.
El campo del quantum computing requiere de un profundo conocimiento de la mecánica cuántica, la informática y la ingeniería, perfiles en los que por separado ya hay escasez de talento.
Encontrar profesionales con conocimientos de los tres es complicado, lo que puede ralentizar el desarrollo y la adopción de tecnologías de computación cuántica.
Como ya hemos ido comentando anteriormente, la computación cuántica tiene el potenciar de revolucionar muchos campos, y la unión de esta con la inteligencia artificial es particularmente prometedora.
Aunque todavía estamos en las primeras etapas de comprensión de implementación de la IA con la tecnología cuántica, de esta sinergia pueden surgir numerosos beneficios e innovaciones potenciales, como avances significativos en las capacidades de la IA.
Según el Capitol Technology University, algunos de los campos en los que el quantum computing podría potenciar la IA son:
En cuanto a los posibles desafíos y el futuro de la IA impulsada por tecnología cuántica, son los mismos que la propia computación por sí misma, como escalabilidad, corrección de errores o software y programación.
A pesar de los retos y desafíos a los que se enfrenta la computación cuántica, su futuro parece prometedor. Gigantes tecnológicos como IBM, Google o Microsoft, junto con otras empresas de investigación, están invirtiendo grandes sumas de fondos en este campo.
Un ejemplo es SpinQ, que, junto a IBM, están ofreciendo computación cuántica como servicio, permitiendo a investigadores, empresas emergentes y grandes empresas acceder a la energía cuántica de forma remota. Esto supondría la democratización del acceso a las computadoras cuánticas, permitiendo que cualquier persona con conexión a Internet pueda aprovechar el poder computacional de estas máquinas.
Algunos casos de uso que podemos encontrar con esta tecnología son:
Los investigadores avanzan continuamente en el aumento de los tiempos de coherencia de los qubits, la reducción de las tasas de error y el desarrollo de nuevos algoritmos cuánticos. Por ello, los gobiernos también están comenzando a ver la importancia estratégica de la computación cuántica, lo que se traduce en un aumento de la financiación y los esfuerzos de colaboración.
A medida que la tecnología madure, será crucial mantenerse informado sobre los avances en computación cuántica. Es muy importante identificar estos casos de uso desde el principio, así como aclarar los desafíos involucrados en la gestión de expectativas. Se pueden probar que funcionan a baja escala y, a medida que los ordenadores cuánticos vayan creciendo en qubits, se podrán ir ejecutando esos mismos algoritmos con mayor cantidad de datos. El crecimiento de la capacidad cuántica es exponencial, por lo que, por cada ordenador que consiga un qubit más, duplicará la capacidad de cálculo.
En Plain Concepts podemos ayudarte a prepararte para esta nueva ola tecnológica que cambiará la forma de hacer negocios tal y como la conocemos.
Elena Canorea
Communications Lead