¡La computación cuántica ya está entre nosotros!

En 2019, Google anunció que había logrado la supremacía cuántica indicando que a su computadora cuántica le había tomado 3 minutos y 20 segundos realizar unos cálculos que a una supercomputadora le tomaría 10 000 años. Este resultado impulsó que la computación cuántica saliera fuera de los círculos académicos hacia la esfera de las aplicaciones prácticas. 

La computación cuántica se define como el tratamiento de información usando los principios de superposición y entrelazamiento, observados en partículas atómicas y subatómicas. En mecánica cuántica, las partículas o sistemas cuánticos pueden existir en todos sus estados posibles a la vez. Todos sus estados colapsan a uno solo cuando se realizan observaciones (mediciones). El entrelazamiento cuántico es la conexión o correlación entre dos partículas sin importar la distancia entre ellas. Albert Einstein llamó a este fenómeno acción espeluznante a distancia.

Las computadoras clásicas, como las usadas en nuestros hogares y oficinas, emplean bits para ejecutar sus operaciones y solo pueden tomar 0 o 1 como valor. Las computadoras cuánticas usan los cubits - bits cuánticos- que pueden tomar 0 y 1 a la vez. Esta simultaneidad de estados permite que con 60 cubits, se puedan explorar 2^60 estados al mismo tiempo. Mientras que una computadora clásica visita un estado a la vez. Por otro lado, los cubits pueden estar entrelazados permitiendo usar algoritmos más eficientes. El entrelazamiento permite enviar más información con menos recursos. Además, las computadoras cuánticas eliminarían el problema del salto de electrones a regiones no deseadas dentro y entre los nano componentes que operan dentro de los microchips modernos. El paso de electrones a través de barreras con espesores de unos átomos es conocido como el efecto túnel. No obstante, los computadores cuánticos son extremadamente sensibles y necesitan trabajar en vacío, y a temperaturas muy cercanas al cero absoluto (-273.15 ⁰C). Para lograr temperaturas criogénicas, se usa helio líquido. Estas condiciones evitan que los átomos colisionen entre sí o interactúan con el entorno provocando la pérdida o corrupción de la información.

Actualmente, los computadores cuánticos no están disponibles para el uso popular ni cotidiano. Estas computadoras son tan complejas que solo se encuentran en entornos corporativos, tecnológicos y científicos. Por ejemplo, Cleveland Clinic, uno de los socios estratégicos de la UTEC, junto a IBM han comenzado la construcción de un computador cuántico de 1000+ cubits. Este será usado en áreas como genómica, transcriptoma, salud humana, descubrimiento de fármacos etc. Este proyecto es parte de la inversión de $500 millones de dólares entre Cleveland Clinic y el estado de Ohio. 

IBM no es la única compañía en carrera, Google, Microsoft, D-wave Systems entre otras están trabajando y compitiendo por la computación cuántica. Todo apunta a que las computadoras cuánticas impactarán en un futuro cercano no solo nuestra ciencia y tecnología, sino que también nuestras vidas ¡Por lo que debemos estar debidamente preparados para esta nueva ola tecnológica!

Referencias bibliográficas

1.- https://www.nature.com/articles/d41586-019-03213-z

2.- https://www.ibm.com/quantum/systems

3.- https://thequantuminsider.com/2022/09/05/quantum-computing-companies-ult...

4.- https://newsroom.ibm.com/2022-10-18-Cleveland-Clinic-and-IBM-Begin-Insta...