Computación cuántica: una promesa lejana
Hablamos con William Phillips, Premio Nobel de Física, quien lo categoriza como uno de los desarrollos tecnológicos que cambiarán el mundo.
Juan Miguel Hernández Bonilla
Ante la pregunta de si será posible desarrollar un sistema de computación cuántica universal durante el siglo XXI, William Phillips, Premio Nobel de Física de 1997, responde con ingenio: “Cincuenta/cincuenta. Hay 50 % de probabilidades de que la ciencia lo logre en 50 años”. Y añade: “La construcción y el perfeccionamiento de los computadores cuánticos son los retos más importantes para la investigación científica contemporánea”.
Las palabras de Phillips, uno de los invitados especiales a la celebración de los 150 años de la Universidad Nacional, explican por qué IBM, Google, la NASA, la CIA, las agencias de seguridad de países como China y Rusia, y las principales universidades del mundo han comenzado una carrera tecnológica para ver quién encuentra primero la clave de un paradigma nuevo de computación, que se basa en el uso de qubits en lugar de sólo bits, superando la lógica binaria de los computadores convencionales.
El modelo tradicional de computación está basado en el procesamiento de información a partir de ceros y unos: por eso se conoce como binario, es una cosa o la otra. La computación cuántica tiene la posibilidad, teórica al menos, de contar con procesamiento de ambas cosas al tiempo, tanto cero como uno. El resultado, explica Phillips, es un incremento exponencial en la capacidad de los computadores. “La computación cuántica podrá resolver problemas lógicos y algoritmos imposibles para un computador común y corriente”, asegura Phillips.
En términos de desarrollo tecnológico, ciberseguridad y geopolítica, construir un computador cuántico puede compararse con la carrera espacial entre Estados Unidos y la Unión Soviética durante la Guerra Fría.
Quizá lo más importante dentro de las posibilidades que ofrece el universo de la computación cuántica sea la secuenciación de ADN, el análisis y la predicción de mercados financieros y, sobre todo, el desciframiento de códigos de seguridad, acciones que serán posibles gracias al cálculo de factores de números gigantes y a un principio básico que permite probar miles y miles de combinaciones a la vez.
Esto último pertenece a una rama conocida como cifrado cuántico, sobre la que ya hay experimentos y resultados promisorios que podrían incrementar drásticamente el nivel de la información en la era digital.
Otro de los avances de este sistema es la posibilidad de simular los estados cuánticos de la materia. Según Phillips, los computadores cuánticos serán una herramienta ideal para estudiar las interacciones entre átomos o moléculas, lo que, sin duda, aceleraría la creación de nuevos materiales y nuevos medicamentos. “Nuestro mundo es mecánico cuántico, y si queremos entender cómo funciona debemos hacer cálculos al respecto; sólo una computadora del mismo tipo lo logrará”.
Átomos fríos y computación cuántica
Uno de los puntos de partida para el continuo desarrollo de la computación cuántica fue el aporte con el que William Phillips obtuvo el Premio Nobel de Física en 1997: un método para enfriar átomos mediante rayos láser y así reducir su velocidad hasta el punto de poder estudiarlos con cuidado y descubrir, por ejemplo, que a nivel subatómico un electrón tiene la capacidad de tener varios estados de forma simultánea.
Durante un experimento realizado el miércoles pasado en el edificio de posgrados de la Universidad Nacional, Phillips reconoció que uno de los problemas más difíciles al enfriar los átomos era el riesgo de que se solidificara la nube gaseosa en la que vivían y fuera imposible analizar sus propiedades. Para resolver el inconveniente lo que había que hacer era emitir luz láser en la frecuencia y en la dirección correctas. “Cuando se le disparan rayos láser por todas partes el átomo siente que está en un fluido viscoso y no se puede mover, así se reduce su velocidad y su temperatura”.
Los átomos enfriados con esta técnica se están utilizando para hacer mediciones muy precisas del tiempo, como lo explica Phillips: “Los relojes atómicos más rigurosos están basados en estas partículas, y ahora se está planeando usarlos en exploración geológica. Quizá descubramos nuevos campos petrolíferos observando el tictac de un reloj atómico o prevengamos la erupción de un volcán”.
Por su parte, la científica colombiana Ana Rey, otra de las invitadas de la Universidad Nacional y quien está trabajando en el desarrollo del computador cuántico, explicó que como los átomos se mueven a velocidades muy altas, casi como la del sonido, con el láser se pueden detener, mover y ordenar de manera estructurada, para la creación de nuevos materiales necesarios para el computador cuántico.
Mientras William Phillips regaba nitrógeno líquido en las escaleras del auditorio, hacía explotar botellas de gaseosa y congelaba flores y globos, le demostró a un auditorio lleno de jóvenes científicos que la disciplina y la curiosidad eran los únicos requisitos para desafiar los límites de lo conocido.
Ante la pregunta de si será posible desarrollar un sistema de computación cuántica universal durante el siglo XXI, William Phillips, Premio Nobel de Física de 1997, responde con ingenio: “Cincuenta/cincuenta. Hay 50 % de probabilidades de que la ciencia lo logre en 50 años”. Y añade: “La construcción y el perfeccionamiento de los computadores cuánticos son los retos más importantes para la investigación científica contemporánea”.
Las palabras de Phillips, uno de los invitados especiales a la celebración de los 150 años de la Universidad Nacional, explican por qué IBM, Google, la NASA, la CIA, las agencias de seguridad de países como China y Rusia, y las principales universidades del mundo han comenzado una carrera tecnológica para ver quién encuentra primero la clave de un paradigma nuevo de computación, que se basa en el uso de qubits en lugar de sólo bits, superando la lógica binaria de los computadores convencionales.
El modelo tradicional de computación está basado en el procesamiento de información a partir de ceros y unos: por eso se conoce como binario, es una cosa o la otra. La computación cuántica tiene la posibilidad, teórica al menos, de contar con procesamiento de ambas cosas al tiempo, tanto cero como uno. El resultado, explica Phillips, es un incremento exponencial en la capacidad de los computadores. “La computación cuántica podrá resolver problemas lógicos y algoritmos imposibles para un computador común y corriente”, asegura Phillips.
En términos de desarrollo tecnológico, ciberseguridad y geopolítica, construir un computador cuántico puede compararse con la carrera espacial entre Estados Unidos y la Unión Soviética durante la Guerra Fría.
Quizá lo más importante dentro de las posibilidades que ofrece el universo de la computación cuántica sea la secuenciación de ADN, el análisis y la predicción de mercados financieros y, sobre todo, el desciframiento de códigos de seguridad, acciones que serán posibles gracias al cálculo de factores de números gigantes y a un principio básico que permite probar miles y miles de combinaciones a la vez.
Esto último pertenece a una rama conocida como cifrado cuántico, sobre la que ya hay experimentos y resultados promisorios que podrían incrementar drásticamente el nivel de la información en la era digital.
Otro de los avances de este sistema es la posibilidad de simular los estados cuánticos de la materia. Según Phillips, los computadores cuánticos serán una herramienta ideal para estudiar las interacciones entre átomos o moléculas, lo que, sin duda, aceleraría la creación de nuevos materiales y nuevos medicamentos. “Nuestro mundo es mecánico cuántico, y si queremos entender cómo funciona debemos hacer cálculos al respecto; sólo una computadora del mismo tipo lo logrará”.
Átomos fríos y computación cuántica
Uno de los puntos de partida para el continuo desarrollo de la computación cuántica fue el aporte con el que William Phillips obtuvo el Premio Nobel de Física en 1997: un método para enfriar átomos mediante rayos láser y así reducir su velocidad hasta el punto de poder estudiarlos con cuidado y descubrir, por ejemplo, que a nivel subatómico un electrón tiene la capacidad de tener varios estados de forma simultánea.
Durante un experimento realizado el miércoles pasado en el edificio de posgrados de la Universidad Nacional, Phillips reconoció que uno de los problemas más difíciles al enfriar los átomos era el riesgo de que se solidificara la nube gaseosa en la que vivían y fuera imposible analizar sus propiedades. Para resolver el inconveniente lo que había que hacer era emitir luz láser en la frecuencia y en la dirección correctas. “Cuando se le disparan rayos láser por todas partes el átomo siente que está en un fluido viscoso y no se puede mover, así se reduce su velocidad y su temperatura”.
Los átomos enfriados con esta técnica se están utilizando para hacer mediciones muy precisas del tiempo, como lo explica Phillips: “Los relojes atómicos más rigurosos están basados en estas partículas, y ahora se está planeando usarlos en exploración geológica. Quizá descubramos nuevos campos petrolíferos observando el tictac de un reloj atómico o prevengamos la erupción de un volcán”.
Por su parte, la científica colombiana Ana Rey, otra de las invitadas de la Universidad Nacional y quien está trabajando en el desarrollo del computador cuántico, explicó que como los átomos se mueven a velocidades muy altas, casi como la del sonido, con el láser se pueden detener, mover y ordenar de manera estructurada, para la creación de nuevos materiales necesarios para el computador cuántico.
Mientras William Phillips regaba nitrógeno líquido en las escaleras del auditorio, hacía explotar botellas de gaseosa y congelaba flores y globos, le demostró a un auditorio lleno de jóvenes científicos que la disciplina y la curiosidad eran los únicos requisitos para desafiar los límites de lo conocido.