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“Los computadores cuánticos ponen en jaque la economía, la política y la seguridad”

“Los computadores cuánticos ponen en jaque la economía, la política y la seguridad”

El físico español, al frente del único grupo en el sur de Europa que intenta construir un computador cuántico, explica el anuncio sobre “supremacía cuántica” de Google y la NASA.

José Ignacio Latorre es como un aviador en la época en que apenas se estaban inventando los aviones. Dirige el único grupo en el sur de Europa que está intentando construir un computador cuántico: máquinas que, apoyadas en las leyes del mundo de los átomos, prometen cambiar para siempre todo nuestro universo tecnológico, llevando la capacidad de cálculo a cifras casi impensables.

Latorre obtuvo su doctorado en Física de partículas en la Universidad de Barcelona y más adelante fue becario Fulbright en el MIT (EE. UU.). Completó un posdoctorado en el Instituto Niels Bohr, de Copenhague, y es profesor titular en la Universidad de Barcelona en Física teórica.

Hace exactamente un mes Google y la NASA anunciaron que habían logrado que un procesador cuántico realizara un cálculo en tres minutos y veinte segundos que le tomaría unos 10.000 años a la supercomputadora más avanzada de hoy, conocida como Summit. En esta entrevista Latorre ofrece su perspectiva sobre la importancia del anuncio y la carrera “cuántica” que se desató en el mundo.

La noticia de Google-NASA ha creado mucha expectativa, pero también aparecieron críticas y cuestionamientos sobre su veracidad. ¿Cuál es su opinión?

Es una noticia muy importante que esperábamos hace como tres años. Significa que lograron un cálculo que mantiene lo que se llama coherencia cuántica durante un tiempo suficiente y con un número de cúbits suficiente como para que no sea reproducible por un ordenador clásico. Esto es un resultado admirable desde el punto de vista técnico, porque no es nada fácil tener 53 cúbits. Recuerda que 50 cúbits en un computador clásico requieren 2 a la 50 registros complejos. Eso equivale a más de 300 terabytes. Es una barbaridad. Y además procesarlos todos. La mecánica cuántica opera en paralelo. La física clásica no es en paralelo. Por eso no hay posibilidad de hacer eso con un ordenador clásico. Google había dicho que estaba buscando esa supremacía cuántica. La verdad es que se iba retrasando, pero finalmente lo han logrado de una forma muy correcta y muy impresionante.

¿Qué es exactamente la supremacía cuántica?

Quiere decir hacer un cálculo con un computador cuántico que no se puede reproducir ni con el mejor computador del planeta.

Ellos dicen que lograron hacer en tres minutos lo que tomaría 10.000 años en un computador clásico. ¿Es verdad?

Las críticas —que no son críticas, son solo un matiz— dicen es que el cálculo que se ha hecho es inútil. Es un cálculo que no ha calculado nada específico. Lo que han hecho es un circuito que da un resultado aleatorio, pero que sabemos que tiene propiedades cuánticas. Cuando se intenta eso con métodos clásicos no se logra. La crítica es que el cálculo no tiene utilidad intrínseca para los humanos.

¿Alguna analogía para explicar un cálculo que no sirve para nada?

Imagínate que quieres construir un coche muy potente. Estás en tu garaje y por primera vez te funciona el motor. ¿Has podido ir a algún sitio con tu coche? No. Pero has logrado hacer el motor potente. Necesitas todavía más potencia para hacer problemas útiles, pero has logrado un motor muy serio.

¿Cómo se construye un computador tradicional y uno cuántico?

Los ordenadores clásicos se construyen con la tecnología que llamamos de semiconductores. Es la física de semiconductores. Es hacer transistores. Y el orden de magnitud de los transistores en un teléfono —que es un ordenador— es de unos 10.000 millones. Eso permite hacer una cantidad de cálculo tremendísima. Para construir un ordenador cuántico hay que llevarlo a un régimen donde las leyes de la física cuántica sean las que controlen a la naturaleza. Para lograr eso hoy hay varias propuestas. La de Google, la que ha funcionado, ha sido utilizar frigoríficos que enfrían a -273 grados Celsius. A esas temperaturas aparecen fenómenos como las corrientes superconductoras, que se pueden controlar muy bien, con perfección. Ahí se codifican los ceros y unos en forma de giros de las corrientes y como es mecánica cuántica pueden estar en estado de superposición. Aparece toda la parafernalia cuántica que aplica. El gran éxito es bajar a esas temperaturas, lograr que se comporte según las leyes cuánticas y que se mantengan esas propiedades durante un tiempo suficiente para hacer el cálculo. Eso es lo que llamamos tiempos de decoherencia.

¿Qué otros caminos existen?

Otra es ionizar átomos que se atrapan por su carga eléctrica y se manipulan con láser. Esa es la técnica que había dado mayor precisión, pero es muy difícil escalarla. Es muy difícil tener el control de más de veinte iones; para lograr supremacía cuántica te tienes que ir a más de cincuenta. De ahí que de momento la tecnología que avanza más rápido es la de corrientes superconductoras. Hay otras formas de hacer cúbits. Una es con resonancia nuclear magnética, aprovechando los diferentes núcleos de átomos de moléculas; pero esa no escala nada bien.

¿Cuántas operaciones por segundo puede realizar un computador cuántico?

Un ordenador cuántico no es que vaya más rápido; es que utiliza una lógica diferente. En esos 53 cúbits cada cúbit puede ser un 0 y un 1 a la vez. Entonces hay un total de 2 a la 53 superposiciones. Es una barbaridad. Además se procesan en paralelo. El problema para hacer crecer un computador cuántico es la lucha contra el error. La técnica que Google dice que va a desarrollar es la que se llama técnica de corrección de error cuántico o de códigos de superficie. Se supone que este es el siguiente paso de Google. No es para lograr un cálculo útil, sino para mejorar la capacidad lógica de sus cúbits.

Es muy difícil para la mayoría de los que no estudiamos física o matemáticas seguir la pista a estos temas, a pesar de la fascinación que generan.

Hay una barrera para meterse en el mundo cuántico que son las matemáticas y la falta de intuición. Es como intentar discutir los detalles de la Novena sinfonía sin saber solfeo. Se hace muy difícil. Afortunadamente la Novena sinfonía la puedes escuchar. Imagínate que no puedes escucharla e intentáramos explicar su profundidad. Es un problema que siempre hemos conocido en el mundo de la divulgación de ciencia. Se hacen analogías imperfectas que llevan a confusión y de ahí que haya tanta gente que se crea que hay sanación cuántica. Hay mucha confusión por esta barrera matemática.

Hablando de analogías, ¿cuál puede ser la mejor que ha encontrado para describir lo que ocurre en el núcleo de un computador cuántico?

Imagínate que quieres hacer un picnic y en las noticias anuncian que hay probabilidad de lluvia del 40 %. ¿Que haces? Pues lo que haces es un plan A si llueve y plan B si no llueve. Tiras adelante y haces todos los cálculos. Si no llueve compro tal cosa, voy a tal lugar, busco a tales personas; y si llueve mejor voy a cine, compro esto, hago esto otro. El mundo cuántico te permite hacer esos planes, esos cálculos, al mismo tiempo. Trabajas con probabilidades, con la información de que puede llover y no llover. Las procesas en paralelo.

¿Cuándo cree que estos computadores comenzarán a hacer cálculos útiles?

Hay un cierto consenso de que un cálculo útil va a necesitar unos 300 cúbits buenos. Mejores de los de ahora. Con los computadores cuánticos se abre el camino a no buscar medicamentos por prueba y error sino a buscarlos con cálculo. Es brutal. Es un salto conceptual. El resultado inmediato que va a producirse es una avalancha de inversiones, porque un computador cuántico muy grande, de un millón de cúbits, en principio puede romper la criptografía que usamos hoy en día y eso quiere decir que quedan descubiertos secretos bancarios, correos electrónicos, toda nuestra criptografía. Eso pone en jaque la economía, la política, la seguridad… Es previsible que a corto plazo haya un aluvión de inversión para buscar formas nuevas de criptografías.

Por: Pablo Correa / @pcorrea78

Fuente: https://www.elespectador.com/noticias/ciencia/los-computadores-cuanticos-ponen-en-jaque-la-economia-la-politica-y-la-seguridad-articulo-887085

 

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