Computadora cuántica: prueba realizada, uso en el mundo real muy lejos - Mayo 2022

En la informática clásica, el calor conspira con el tiempo para imponer restricciones a lo posible. En la era de los tubos de vacío, no se podían completar cálculos prolongados porque el equipo se quemaba.

Computadora cuántica: prueba realizada, uso en el mundo real muy lejosA mediados de septiembre, apareció en un sitio web de la NASA un artículo de investigación escrito por científicos de 14 instituciones y laboratorios, dirigido por Google AI Quantum en Mountain View. (Fuente: Googleblog)

El gobierno no necesita agitarse más para obtener acceso a comunicaciones seguras en las redes sociales, porque la computadora cuántica, cuyo la llegada acaba de ser reclamada , hará que la seguridad criptográfica sea redundante.


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Lo que se reclama y se disputa

A mediados de septiembre, un artículo de investigación escrito por científicos de 14 instituciones y laboratorios, dirigido por Google AI Quantum en Mountain View, apareció en un sitio web de la NASA y desapareció enigmáticamente, dejando a las comunidades científicas y matemáticas dando vueltas inquietas a su paso. Su entusiasmo no fue injustificado, porque el periódico había afirmadosupremacía cuántica- el desarrollo de una máquina cuántica llamada Sycamore que puede resolver problemas que las computadoras clásicas no pueden, por razones prácticas.



En la informática clásica, el calor conspira con el tiempo para imponer restricciones a lo posible. En la era de los tubos de vacío, no se podían completar cálculos prolongados porque el equipo se quemaba. Los circuitos integrados de semiconductores modernos también generan calor, no lo suficiente para quemar, pero sí lo suficiente para reducir la velocidad. Google afirma que Sycamore resolvió un problema en unos 200 segundos, lo que habría llevado a una supercomputadora de primer nivel unos 10.000 años. Los resultados, en el artículo que se había desvanecido enigmáticamente, aparecieron formalmente en Nature el miércoles, consolidando la afirmación de que se ha cruzado un umbral en la informática, anticipado desde que Paul Benioff, Richard Feynman y Yuri Manin abrieron la discusión en la década de 1980.



Mientras tanto, los investigadores de IBM han desafiado el hallazgo de Sycamore, sosteniendo que la computadora clásica se retrasó 10,000 años porque estaba configurada de manera ineficiente. Patear los neumáticos y limpiar los tapones, han argumentado, cerraría la brecha mano a mano. El asunto permanece en suspenso hasta que IBM repita la prueba de referencia. Según el método de la ciencia, la cuestión permanece abierta hasta que publique sus propios hallazgos.



Varios estados

Desde que el primer ministro canadiense Justin Trudeau expusocomputación cuánticapara un periodista burlón del Instituto Perimetral de Física Teórica, no queda mucho por explicar. Baste decir que mientras las máquinas clásicas procesan bits de información representados por los estados 0 y 1, que representan encendido y apagado, las máquinas cuánticas manipulan qubits o bits cuánticos. Tienen dos propiedades que pueden procesar datos de órdenes de magnitud superiores: superposición y entrelazamiento.

Aunque la naturaleza de los mundos cuántico y denso son fundamentalmente diferentes, esto puede ilustrarse con la analogía del gato de Schrödinger, un desventurado animal atrapado en una caja con algo potencialmente letal, como un bote de gas tóxico. En el mundo burdo, asumimos que el gato está vivo hasta que se libera el gas, después de lo cual está muerto. Pero a nivel cuántico, los fenómenos colapsan en un estado solo cuando se observan. En todos los demás momentos, existen en todos los estados posibles. Se ve que el gato está vivo o muerto solo cuando el observador abre la caja. En todos los demás momentos, está vivo y muerto, en un estado de superposición. Además, si el gato puede disparar el gas accidentalmente, su estado y el del bote están indisolublemente ligados.

Esto es un enredo, que Einstein llamó acción espeluznante a distancia. Dos partículas subatómicas entrelazadas podrían estar a años luz de distancia y, sin embargo, estar vinculadas. Las computadoras cuánticas usan estas dos propiedades para lograr velocidades y espacios computacionales que derrotarían a una máquina clásica, al codificar datos en estados cuánticos y realizar operaciones cuánticas en ellos.



Explicado: ¿Qué es la supremacía cuántica en informática, lograda por Google?Sundar Pichai con una de las computadoras cuánticas de Google en el laboratorio de Santa Bárbara, California, EE. UU. (Foto vía Reuters)

Millas que recorrer

¿Qué significa la llegada de la computación cuántica para usted y para mí? No mucho. No de inmediato. Porque Sycamore solo realizó una prueba de referencia que no tiene uso en el mundo real, y Google no puede implementarla para lograr el dominio mundial la próxima semana. Incluso si ha demostrado la supremacía cuántica, la tecnología podría tardar años o décadas en estar disponible gratuitamente.

Los qubits son estables solo a temperaturas criogénicas, y solo los gobiernos y las grandes corporaciones pueden esperar tener una computadora cuántica en las instalaciones. El resto de nosotros tendríamos que depender de la computación en la nube y el software como servicio. No es la plataforma más brillante si aspira a piratear la luz del día de Gmail, por ejemplo.

Pero inicialmente, los gobiernos y las corporaciones serían los únicos usuarios de la computación cuántica, porque solo ellos están interesados ​​en las preguntas que responde. La computadora cuántica fue propuesta por Feynman para modelar sistemas cuánticos. Ahora, encontrará uso en laboratorios para modelar sistemas que existen en el mundo real solo en condiciones extremas, como en el Gran Colisionador de Hadrones.



Computadora cuántica: prueba realizada, uso en el mundo real muy lejosUn componente de la computadora cuántica de Google en el laboratorio de Santa Bárbara, California, EE. UU. (Foto vía Reuters)

Los laboratorios podrían producir trabajos de vanguardia sin tener que invertir en infraestructura a gran escala y es posible que no tengan que colaborar entre naciones y continentes. Las computadoras cuánticas también serían útiles para tareas que manejan grandes cantidades de datos. La minería de datos y la inteligencia artificial serían los principales beneficiarios, junto con las ciencias que se ocupan de volúmenes de datos, desde la astronomía hasta la lingüística.

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El lado oscuro

El lado oscuro de la computación cuántica es el efecto disruptivo que tendrá en el cifrado criptográfico, que protege las comunicaciones y las computadoras. El cifrado depende de números primos muy grandes, que sirven como semillas a partir de las cuales las partes de una conversación generan e intercambian claves criptográficas. Funciona porque el cifrado y el descifrado son asimétricos desde el punto de vista operativo. Es más fácil para una computadora multiplicar números primos muy grandes que factorizar un producto hasta sus números primos constituyentes. Este diferencial mantiene sus mensajes de WhatsApp privados, pero si las probabilidades fueran igualadas por computadoras exponencialmente poderosas, la privacidad en línea estaría muerta.

La tecnología no siempre es la solución. A menudo, crea nuevos problemas y la solución está en la ley. Mucho después del nacimiento de las redes sociales y la inteligencia artificial, ahora existen demandas para regularlas. Sería prudente desarrollar un marco regulatorio para la computación cuántica antes de que esté ampliamente disponible. Es una tecnología transformadora cuyos usos futuros, en un amplio espectro de sectores, desde el análisis de datos hasta la geopolítica, no se pueden anticipar por completo. En ese sentido, es más bien como la tecnología nuclear, que fue regulada por un régimen global 23 años después de Hiroshima por el Tratado de No Proliferación. Sería útil regular la computación cuántica ahora, o al menos definir los límites de su uso legítimo.