La computación cuántica (un modelo de cálculo distinto al de los ordenadores actuales) todavía se encuentra en una etapa experimental, pero la carrera por desarrollar esta tecnología ya comenzó y Uruguay tiene una oportunidad para aprovecharla.
Así lo afirmaron especialistas durante el evento de Antel llamado “Computación cuántica: ¿qué es, cuál es su estado actual y qué capacidades podemos construir desde Uruguay?”, en el que señalaron que, aunque aún existen desafíos técnicos, el avance de esta tecnología ya moviliza inversiones millonarias y abre posibilidades para el país.
En Uruguay, la discusión no pasa necesariamente por fabricar una computadora cuántica. Para Rafael Sotelo, decano de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Montevideo y doctor en Ingeniería, el país puede aprovechar las plataformas que ya existen, desarrollar conocimiento y generar casos de uso propios. “Cuándo vendrá la cosa, no lo sabemos. Lo que se ve es que es un mercado multimillonario. Esta nueva tecnología constituye una ventana de oportunidad para Uruguay”, afirmó.
Asimismo, aseguró que “el país no fabricará la próxima computadora cuántica, pero puede formar talento, investigar y crear aplicaciones para el mundo”. A su entender, sería positivo crear una articulación entre el gobierno, la academia y empresas para generar casos de uso y “hacer jugar más fuerte a Uruguay” en este terreno.
Una computadora cuántica no está diseñada para hacer más rápido todo lo que hace un equipo convencional. Su potencial está en resolver determinados problemas que, por su complejidad, resultan muy difíciles de abordar con los sistemas actuales.
Al tener un modelo de cálculo distinto a los ordenadores actuales, una computadora cuántica suficientemente potente podría comprometer algunos de los métodos criptográficos que hoy protegen comunicaciones y datos. Sin embargo, esa posibilidad depende de que se alcancen capacidades que los sistemas actuales todavía no han demostrado tener a gran escala.
Sobre la tecnología
Laura Gatti, cofundadora y directora de Desarrollo de Quantum-South, puso el foco en las características de una tecnología que todavía se encuentra en una etapa de exploración y que enfrenta importantes desafíos técnicos.
Gatti comenzó su exposición ubicando la computación cuántica dentro de un campo más amplio. “¿Qué son las tecnologías cuánticas? Son todas las tecnologías que utilizan las propiedades que tiene la materia a través de la mecánica cuántica para extraer y procesar información de lo que nos rodea”, explicó la ingeniera.
Dentro de ese campo identificó tres grandes áreas: computación, comunicaciones y sensores cuánticos. La computación cuántica todavía está construyendo sus bases tecnológicas. Aunque la idea tiene más de tres décadas, Gatti marcó 2016 como un punto de inflexión, cuando comenzó un fuerte desarrollo del hardware y los investigadores pudieron acceder a computadoras cuánticas reales para poner a prueba algoritmos que hasta entonces existían principalmente en el terreno teórico. “Si bien suena algo súper nuevo, la realidad es que la idea de hacer computación cuántica tiene, por lo menos, más de 30 años”, señaló.
No es una computadora más rápida
Una de las principales dificultades para entender el potencial de esta tecnología es pensarla como una versión más potente de las computadoras actuales. La lógica de esta tecnología es diferente.
En la computación clásica, la unidad básica de información es el bit, que puede asumir el valor 0 o 1. Mientras tanto, en la computación cuántica se trabaja con qubits, que pueden encontrarse en una superposición de estados. “En la mecánica cuántica, no solamente me sirven el 0 0, 0 1, 1 0 y el 1 1, que sería la forma de proceder de la computación clásica, sino que también toda la composición de todos estos números. Si aumento la cantidad de un qubit, no se agrega una posibilidad más, sino que duplico en cada sistema la cantidad de cosas que se pueden trabajar en paralelo”, afirmó Gatti.
Pero esa capacidad tiene un costo: los sistemas cuánticos son “extremadamente frágiles”, explicó. A diferencia de un sistema clásico, en el que pequeñas variaciones pueden interpretarse como errores tolerables, en un sistema cuántico una pequeña perturbación puede modificar el estado en el que se encuentra la información.
Por eso, una de las grandes dificultades actuales consiste en conseguir que los qubits mantengan la coherencia necesaria durante el tiempo suficiente como para realizar cálculos útiles. La tecnología también enfrenta otro problema: no existe una única arquitectura. Diferentes empresas trabajan con tecnologías distintas, desde superconductores hasta átomos neutros o fotones.
“No existe ningún tipo de estandarización ni de compatibilidad entre estas computadoras. Cada empresa fabrica su computadora cuántica haciendo todas las partes”, sostuvo Gatti. Ese escenario explica por qué, pese a los avances de los últimos años, todavía no se llegó a una etapa de madurez tecnológica, afirmó. “Sí hay computadoras cuánticas, eso es real, sí han avanzado muchísimo desde 2016 en adelante, pero siguen estando en una etapa de exploración”, afirmó. Sin embargo, señaló que si se sigue invirtiendo en los mismos niveles actuales, es “muy probable” que en algún momento una computadora cuántica pueda romper el sistema de claves. “Así que tengan confianza y no se duerman”, afirmó.
El potencial de esta tecnología está, según Gatti, en determinados problemas para los cuales una computadora cuántica podría eventualmente superar los sistemas clásicos. Entre las aplicaciones potenciales de la computación cuántica se encuentra la factorización de números, una operación matemática que consiste en descomponer un número en los factores que lo forman y que resulta relevante para algunos sistemas de cifrado. También podría ofrecer ventajas para determinados problemas de búsqueda y optimización, así como para resolver sistemas de ecuaciones complejas.
Uno de los campos que generan mayor interés es la simulación de moléculas y sistemas físicos, ya que permitiría estudiar su comportamiento a nivel cuántico y contribuir al desarrollo de nuevos medicamentos, sustancias químicas y materiales.
Una carrera que mueve dinero
Mientras los investigadores todavía trabajan para superar esas dificultades, el desarrollo de la computación cuántica ya se convirtió en una competencia tecnológica y económica. Sotelo mostró durante su presentación estimaciones sobre la inversión pública y privada a escala internacional y señaló que cada vez más países están elaborando estrategias para desarrollar capacidades en el área.
El mapa internacional que presentó incluye a Estados Unidos, China y distintos países europeos, pero también a estados con los que Uruguay suele compararse, como Finlandia y Nueva Zelanda. Sotelo dijo que Uruguay ya cuenta con producción científica, investigadores, experiencias empresariales y vínculos internacionales. También destacó el trabajo realizado desde la UM y Quantum-South, que permitió participar en investigaciones, pruebas de concepto y espacios internacionales vinculados a la computación cuántica.
El objetivo, explicó, es mostrar que un país pequeño puede construir capacidades en una tecnología de frontera sin tener que competir necesariamente en todos los eslabones de la cadena.
Gatti, mientras tanto, introdujo una advertencia necesaria: el potencial no debe confundirse con una tecnología ya disponible. Las computadoras cuánticas actuales siguen teniendo problemas de estabilidad, errores y escalabilidad, y todavía no existe una arquitectura dominante. El salto entre los prototipos actuales y una máquina capaz de ejecutar aplicaciones de gran escala todavía no está resuelto. Esa incertidumbre también se aplica a uno de los temas que más preocupan fuera del ámbito científico: la seguridad informática.
Gatti explicó que una computadora cuántica suficientemente potente podría, en el futuro, comprometer algunos sistemas criptográficos utilizados actualmente. Pero pidió no confundir esa posibilidad con una amenaza inmediata. “Tómenlo con calma; no va a pasar en este momento. Sin embargo, vayan pensando que va a suceder, porque en algún momento, si se sigue invirtiendo como se está haciendo hoy en esta tecnología, muy probablemente pase”, concluyó.