Las tecnologías cuánticas cruzan el umbral de lo imaginable

Auguran un punto de inflexión en la medicina en los próximos años

Las tecnologías cuánticas están revolucionando no solo la computación, sino también la Inteligencia Artificial y la creación de fármacos y vacunas, abriendo posibilidades inimaginables para la supremacía cuántica y la medicina del inmediato futuro.

Un congreso desarrollado en Viena esta semana ha puesto de manifiesto cómo la física cuántica está abriendo posibilidades inimaginables en aplicaciones tan diversas como la investigación de vacunas, el desarrollo de fármacos o la inteligencia artificial.

El congreso, denominado SFB BeyondC Conference 2022, Frontiers of Quantum Information Science, ha reunido en la Universidad de Viena a una treintena de científicos experimentados de los campos de la ciencia de la información cuántica, tanto teórica como experimental.

Según la agencia austriaca ORF, que publica en amplio resumen del congreso, este evento pone de manifiesto lo que se ha avanzado en el campo de la investigación cuántica desde que en 2016 se publicara el conocido como Manifiesto Cuántico europeo.

Esta iniciativa tiene como objetivo colocar a Europa a la vanguardia de la segunda revolución cuántica que ahora se desarrolla en todo el mundo, aportando avances transformadores a la ciencia, la industria y la sociedad. El congreso de Viena viene a señalar lo que se ha avanzado desde entonces en este campo.

Sinapsis cuánticas

Uno de los avances más significativos mostrados en este congreso ha venido de la mano de su organizador, el profesor Philip Walther, que ha sido capaz de unir la tecnología del memristor, un dispositivo básico de los circuitos electrónicos, con la mecánica cuántica. A diferencia de los transistores, los "memristores" recuerdan cuánta corriente ha fluido a través de ellos y responden a ella.

El resultado de esta interacción ha sido la creación de sinapsis artificiales basadas en luz (sinapsis cuánticas), que se utilizan en el aprendizaje automático y aumentan la velocidad de aprendizaje de una red neuronal por un factor de 100.

La sinapsis cuántica surgida de este trabajo, que se presentó este año en la revista Nature Photonics, se ha comprobado a nivel de simulaciones, pero los experimentos que podrán certificarla están en marcha, según explicó Walther en el congreso de Viena.

El grupo de Philip Walther también ha demostrado que los robots pueden aprender más rápido cuando utilizan recursos cuánticos y toman prestados esquemas de la computación cuántica. Este nuevo logro representa un paso más hacia un futuro en el que la inteligencia artificial cuántica se haga realidad, según sus desarrolladores.

Menos ruido cuántico

Sabrina Maniscalco, profesora de computación cuántica en la Universidad de Helsinki, ha sido otra de las ponentes destacadas del congreso de Viena.

Presentó un método que se puede utilizar para liberar del ruido disruptivo la señal de los ordenadores cuánticos. Esta "mitigación de ruido", explicó Maniscalco en una entrevista con ORF, es en cierto modo comparable al software utilizado en las cámaras de los teléfonos móviles.

Indica que de la misma forma que el software adecuado puede obtener fotos de calidad de un teléfono móvil, con la tecnología apropiada es posible limpiar el ruido de la computación cuántica.

Los ordenadores cuánticos actuales están plagados de errores y ruidos que pueden confundir las mediciones simples de potencia, destaca Maniscalco, por lo que el pulido de las señales es importante, sobre todo porque aumenta significativamente la potencia de cálculo de la computación cuántica.

Según los cálculos de Maniscalco, la llamada superioridad cuántica ya se ha conseguido con la nueva reducción de ruido. En otras palabras, demuestra que las computadoras cuánticas pueden hacer cosas que incluso las supercomputadoras más poderosas de diseño convencional no pueden hacer.

Cruce de caminos

Un ejemplo de esta potencia son las simulaciones en la zona de contacto de la física y la química. La penicilina, por ejemplo, descubierta por primera vez por el cirujano vienés Theodor Billroth en 1874, con todos sus efectos farmacológicos, es probablemente una de las moléculas mejor comprendidas, pero a nivel de sus bloques de construcción más pequeños, los cuantos, todavía hay rompecabezas, explicó Maniscalco.

Añadió que la aproximación entre la química y la física cuántica puede conducir a resultados significativos, "ya que, si quisiéramos calcular con precisión el comportamiento de la penicilina a nivel cuántico, necesitaríamos una memoria de informática que tenga más bits que átomos en el universo".

La solución está en sustituir los bits tradicionales por los bits cuánticos (cúbits) que rigen la computación cuántica: “Para describir completamente la penicilina con una computadora cuántica no se necesitarían más de unos 300 cúbits”, según Maniscalco.

Las máquinas cuánticas más fuertes actualmente, una de las cuales se encuentra en el laboratorio del grupo de trabajo de Rainer Blatt en Innsbruck, tienen actualmente alrededor de 50 cúbits controlables.

Fármacos cuánticos

Por supuesto, la expansión de la computación cuántica también abre posibilidades inimaginables en otros campos, por ejemplo, para el desarrollo de nuevos fármacos, se puso de manifiesto en el congreso de Viena.

Donde la farmacología solía desarrollar nuevos ingredientes activos a través de prueba y error, ahora puede diseñar moléculas desde cero. Desde el nivel cuántico, por así decirlo, hasta las propiedades químicas deseadas.

Maniscalco ve, por tanto, un punto de inflexión en la medicina en los próximos años merced a las tecnologías cuánticas aplicadas a los tratamientos médicos.

Ian Walmsley del Imperial College London, respaldó esta idea en el congreso de Viena. El físico británico comparó las nuevas máquinas cuánticas con el microscopio de Robert Hooke: “Al igual que Hooke pudo observar las células por primera vez en el siglo XVII y así abrió una puerta de par en par a la biología, así será también aquí. "

Incluso vacunas

Según Walmsley, la conexión entre lo técnicamente factible y el horizonte de lo concebible siempre ha sido poderosa. En consecuencia, también espera grandes cosas en medicina.

"Si podemos construir nuevas estructuras moleculares, esto también tendrá un impacto en el desarrollo de vacunas. Ha sido notable la rapidez con la que la tecnología de ARN ha llevado a nuevas vacunas contra el covid-19, pero con la aparición de nuevos virus, nos vendría bien un poco de ayuda de la ciencia cuántica".

A pesar de todo el optimismo y todas las nuevas posibilidades, la prudencia también se impone: la historia de la ciencia muestra que la transferencia de nuevas ideas no siempre es tan fácil como se imaginó originalmente, advirtió Maniscalco.

Fuente: Levante-EMV