La computación cuántica: el futuro que ya está entre nosotros

Imagina una situación curiosa: te invitan a competir en una carrera con tu coche de calle contra el Fórmula 1 de Fernando Alonso. ¿Quién crees que ganaría? Seguramente pensarías que Alonso no tendría rival, pero si la carrera incluye badenes y una puerta estrecha, las cosas cambiarían a tu favor. Este es el ejemplo que usa Jaime Gómez, responsable de Tecnologías Cuánticas en Banco Santander, para explicar la esencia de la computación cuántica. No siempre se trata de ser el más rápido, sino de ser el más eficiente. Y en este sentido, la computación cuántica está revolucionando el mundo al ser capaz de resolver problemas de una manera completamente nueva.

¿Qué es la computación cuántica?

Para entender esta tecnología, primero hay que conocer cómo funciona un ordenador clásico. Los ordenadores que usamos hoy en día procesan la información en bits, que pueden tener dos valores: cero o uno. En cambio, los ordenadores cuánticos utilizan cúbits (bits cuánticos), que pueden tener el valor cero, uno, o incluso ambos al mismo tiempo. Este simple cambio en la manera de procesar la información tiene el potencial de realizar cálculos mucho más rápido que los sistemas tradicionales.

Alberto Muñoz de las Heras, físico del Instituto de Física Fundamental, lo resume de forma clara: “La computación cuántica usa las leyes de la física cuántica para resolver problemas de manera más eficiente”. La idea de que un cúbit pueda ser cero y uno simultáneamente es algo difícil de imaginar, pero es precisamente lo que da a esta tecnología su enorme potencial. José Carlos García-Abadillo, del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid, lo describe como “propiedades que parecen contradictorias a nuestra intuición”, pero que permiten resolver problemas que los ordenadores clásicos no pueden, o al menos no en un tiempo razonable.

La evolución de la computación cuántica: de la teoría a la práctica

La idea de la computación cuántica no es nueva. En 1981, Richard Feynman, uno de los físicos más influyentes del siglo XX, sugirió que para simular correctamente el mundo físico, que sigue las reglas de la mecánica cuántica, necesitábamos ordenadores basados en la misma física cuántica. Desde entonces, esta teoría ha ido evolucionando hasta convertirse en una tecnología con aplicaciones prácticas que apenas estamos empezando a descubrir.

Un ejemplo de la capacidad de los ordenadores cuánticos es el llamado algoritmo de Shor, diseñado específicamente para ellos. Este algoritmo permite descomponer números muy grandes en factores primos. Aunque pueda sonar a algo que aprendimos en el colegio y olvidamos poco después, la descomposición de números primos es la base de muchos sistemas de encriptación que se usan hoy en día para proteger información. Los ordenadores clásicos pueden resolver estos problemas, pero les llevaría tanto tiempo como la edad del universo. Sin embargo, un ordenador cuántico podría hacerlo en cuestión de segundos.

Esto plantea un escenario preocupante para la ciberseguridad, especialmente en sectores como la banca, donde la protección de los datos es esencial. Jaime Gómez, de Banco Santander, lo explica de manera tranquilizadora: “Este es un riesgo a futuro, no es algo que afecte hoy en día”, pero añade que “para mediados de la década de 2030, la computación cuántica podría romper los sistemas de encriptación actuales”. La solución a este problema ya está en marcha y se llama criptografía postcuántica, un sistema diseñado para resistir los ataques de los ordenadores cuánticos.

La computación cuántica y sus aplicaciones

Aunque la computación cuántica aún está en una fase temprana de desarrollo, las posibilidades que ofrece son enormes. Uno de los mayores atractivos de esta tecnología es su capacidad para procesar grandes cantidades de información de forma rápida y eficiente. Esto la convierte en una herramienta muy prometedora para resolver problemas complejos en áreas como la logística, donde podría ayudar a optimizar rutas de transporte y reducir el consumo de combustible.

La investigación en este campo no se limita a los laboratorios de grandes empresas tecnológicas. Programas como ComFuturo, impulsado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), también están liderando proyectos innovadores en computación cuántica. Entre los 16 proyectos seleccionados, dos destacan por su enfoque en esta tecnología: QScapeUp y VaQOS.

QScapeUp, liderado por José Carlos García-Abadillo, busca reducir los requisitos energéticos necesarios para manipular y refrigerar los ordenadores cuánticos, un desafío importante para el desarrollo de esta tecnología. VaQOS, bajo la dirección de Alberto Muñoz, se centra en desarrollar simuladores ópticos cuánticos variacionales, que podrían permitir la realización de cálculos más eficientes con menos recursos.

El futuro de la computación cuántica

A pesar del enorme potencial de la computación cuántica, los expertos coinciden en que todavía estamos en la infancia de esta tecnología. García-Abadillo señala que “la fragilidad de los cúbits” es uno de los principales desafíos que enfrenta este campo. Cualquier pequeña interferencia externa puede destruir la información cuántica, lo que hace que los ordenadores cuánticos sean increíblemente sensibles. Sin embargo, la investigación avanza rápidamente, y ya se están explorando alternativas para mejorar la eficiencia y la estabilidad de estos sistemas.

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Una de las vías de investigación más prometedoras es el uso de cúbits semiconductores en lugar de superconductores. García-Abadillo explica que “los cúbits semiconductores son mucho más compactos y se pueden confinar en puntos cuánticos de solo unas decenas de nanómetros”. Esto significa que en el futuro podríamos tener millones de cúbits apilados en un espacio relativamente pequeño, lo que haría que los ordenadores cuánticos fueran mucho más potentes y eficientes.

Un futuro cuántico en el horizonte

La computación cuántica no es un simple avance tecnológico, es una revolución en la forma en que resolvemos problemas. A medida que esta tecnología siga desarrollándose, es probable que veamos aplicaciones que ni siquiera podemos imaginar hoy. Desde la optimización de procesos industriales hasta la resolución de problemas científicos complejos, las posibilidades son prácticamente infinitas.

Sin embargo, como señala Alberto Muñoz, también debemos ser conscientes de los riesgos que plantea esta tecnología. La ciberseguridad es solo uno de los muchos aspectos que debemos considerar a medida que avanzamos hacia un futuro dominado por la computación cuántica. Prevenir los problemas antes de que ocurran es clave para garantizar un futuro digital seguro y eficiente.

Por ahora, estamos presenciando los primeros pasos de una tecnología que promete cambiar el mundo. Y aunque aún falta mucho camino por recorrer, el futuro cuántico está más cerca de lo que parece.

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