Computación cuántica: la linterna que guiará a la ciencia

La ciencia rara vez avanza en línea recta. Toda investigación requiere formular una hipótesis, preparar un laboratorio y realizar experimentos, un arduo proceso que puede consumir años antes de saber siquiera si conducirá a un resultado. En campos como la química, la física de materiales o el desarrollo de fármacos, además, explorar todas las combinaciones posibles es extraordinariamente costoso. Investigar es como adentrarse en un bosque a oscuras con una linterna: se avanza paso a paso sin saber a dónde llegarás.

La computación cuántica promete transformar ese camino. Esta incipiente tecnología recurre a las leyes de la física cuántica, las que gobiernan el mundo microscópico de átomos, moléculas y partículas, para abrir la puerta a otro tipo de investigación más eficiente. Así, si los ordenadores tradicionales codifican la información en dos valores, 0 o 1, las computadoras cuánticas lo hacen con cúbits, que abordan los cálculos contemplando una combinación de las dos posibilidades. La científica Talia Gershon, vicepresidenta y jefa de operaciones cuánticas del gigante IBM, traza una ilustrativa analogía: una moneda que gira en el aire no es únicamente cara ni únicamente cruz, sino ambas.

La computación cuántica permitirá observar mucho mejor el mundo microscópico, vital para entenderlo todo. Así, facilitará a los científicos construir dispositivos capaces de comportarse como los sistemas que se quieren estudiar y simular qué ocurre cuando se modifica uno de sus elementos. Por ejemplo, separar virtualmente los átomos de una molécula para saber cuándo se rompe su enlace, lo que puede servir para diseñar medicamentos más efectivos o desarrollar materiales más resistentes.

Aunque los actuales todavía son demasiado pequeños para muchas de las aplicaciones imaginadas, los ordenadores cuánticos aspiran a agilizar la investigación científica. En lugar de probar una y otra vez todas las combinaciones posibles en un laboratorio, los científicos podrán recurrir a esta tecnología para descartar los caminos sin salida e identificar las investigaciones que tienen más posibilidades de funcionar, para así dedicar tiempo y dinero solo a las más prometedoras. "La ventaja de simular escenarios es que es mucho más barato que hacer pruebas y construir todo un laboratorio alrededor", explica la física y doctora en computación cuántica Alba Cervera-Lierta, investigadora del Barcelona Supercomputing Center (BSC-CNS).

Aplicaciones

La computación cuántica se encuentra en una fase primigenia. Aun así, las primeras computadoras cuánticas ya permiten hacer simulaciones específicas para aplicaciones de ciencia básica que van más allá de lo que puede procesar un superordenador. Para que tengan una utilidad más generalizada y universal aún faltan entre cinco y diez años, asegura la experta catalana.

Al mismo tiempo, ampliar los límites de la computación ha facilitado la potencial resolución de problemas matemáticos complejos, ampliando así el abanico de posibilidades de las tecnologías cuánticas. Estas también podrán potenciar los algoritmos de inteligencia artificial para que sean más precisos al encontrar patrones entre miles de millones de datos.

Riesgos

No obstante, también tiene implicaciones peligrosas para la ciberseguridad. Y es que los ordenadores cuánticos contarían con la potencia de cálculo suficiente para descifrar las formas de encriptación que por ahora garantizan la confidencialidad e integridad de los datos más sensibles. Aunque queda lejos, el riesgo se ve tan cerca que tanto gobiernos como empresas ya preparan una criptografía postcuántica que los proteja de un escenario que los expertos han bautizado como Q-Day o Día Q.

La computación cuántica no sustituirá el método hipotético-deductivo en el que se fundamenta la ciencia moderna. Los experimentos reales seguirán siendo necesarios para los descubrimientos del futuro, pero la optimización de ese proceso dará paso a innumerables ventajas. "No resolverá todos los problemas que tenemos, pero sí algunos", añade Cervera-Lierta. El bosque y su oscuridad seguirán estando ahí, pero la linterna sabrá dónde dirigir toda su luz.

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