La computación cuántica es sinónimo de futuro tecnológico

¡Cuánto hemos cambiado en poco más de medio siglo! La informática ha revolucionado nuestras vidas desde la segunda mitad del siglo XX gracias al avance de la tecnología. Desde el primer computador de la historia en 1946, la tecnología informática no ha parado de evolucionar. Hoy en día dependemos de ella casi tanto como de la comida para mantenernos con vida puesto que parece que se ha convertido en algo inherente al ser humano. Es como si la tecnología, y en concreto la informática, fuera una mano o un pie, una parte de nuestro cuerpo de la que no nos podemos desprender porque nuestra vida, tal y como la conocemos ahora, no tendría sentido si lo hiciéramos.

Hemos creado nuevos paradigmas que, hoy por hoy, no sabemos cómo nos van a afectar en un futuro lejano. Lo que sí sabemos es que, actualmente, la tecnología es una herramienta y una necesidad imperiosa que nos facilita las gestiones diarias que hacemos. Gracias a ella, podemos controlar nuestras cuentas bancarias desde el móvil u ordenador sin necesidad de acudir a las oficinas; podemos leer las notificaciones de nuestro teléfono en una pulsera si necesidad de llevar el móvil con nosotros; la tecnología también nos permite controlar electrodomésticos de los hogares como neveras, televisiones, altavoces… Hasta hemos conseguido que a través de estos nos podamos comunicar con el resto de gadgets de nuestras casas y ordenarles que bajen las persianas, que enciendan la luz o que activen una alarma.

Por consiguiente, nos hemos acercado a lo que, con toda probabilidad, sea el paradigma más esperanzador y a la vez el más temible, misterioso y desconocido que haya desarrollado el ser humano hasta ahora: la computación cuántica que se basa en la física cuántica. Esta misteriosa rama de la ciencia, estudia cómo se comportan y cómo interaccionan las partículas a nivel atómico y subatómico. Pero ahora os preguntaréis, ¿cómo va a cambiar nuestra vida si conseguimos aplicar la computación cuántica a nuestros quehaceres a un nivel más profundo que el actual?

En primer lugar, la física cuántica nos ha permitido crear la fibra óptica, el sistema GPS o, por ejemplo, la resonancia magnética, en el campo de la medicina. Es decir, hemos conseguido aplicaciones útiles y vitales para nuestra vida con este tipo de tecnología.

La física cuántica se basa en el principio de incertidumbre y se cuantifica, valga la redundancia, en probabilidades. Su explicación se comprende mejor si empleamos el experimento – algunos científicos tras sus resultados lo denominaron paradoja – de Schrödinger realizado en 1935. Este alienta sobre la complejidad del mundo cuántico. Debo añadir que un gato es un ser macroscópico y por tanto no puede superponerse como sí lo hacen las partículas, que son microscópicas.

Erwin Schrödinger describió la función de la física cuántica imaginando a un gato metido dentro de una caja opaca. Dentro de esta caja se instala un mecanismo que enlaza un detector de electrones a un martillo y debajo de este, un frasco cerrado con veneno mortal para el gato si lo inhala. Si se detecta un electrón dentro de la caja opaca, este hará que el martillo golpee el frasco donde se encuentra el veneno y se rompa. Existen dos probabilidades simultáneas de que el gato esté vivo o muerto. Si se detectó el electrón, el gato habrá inhalado el veneno tras golpear el martillo al frasco, pero si no lo ha detectado, el gato habrá sobrevivido dado que el recipiente seguirá intacto y, entonces, el felino estará vivo al abrir la caja.

Por tanto, las posibilidades se reparten en un 50% a que el gato está vivo o muerto. En realidad, las dos vertientes coexisten a la vez, está vivo y muerto al mismo tiempo. El animal puede estar en dos estados simultáneos y solo tras observar los resultados abriendo la caja, podremos deducir si el gato está vivo o muerto. Este experimento explica entonces cómo funciona la cuántica.  Es decir, la observación determina el destino, la realidad de quien y a qué se observa. Se corrobora a qué estado pertenece ese 50%, o parte de él, que es el resultado final.

¿Cómo funciona?

El mundo cuántico funciona por superposición y entrelazamiento de cúbits, es decir, de bits cuánticos. Es por ello, que la computación clásica no es capaz de alcanzar el nivel de la cuántica. Un computador, digamos ‘normal’, acopia los datos en discos duros en dos estados independientes y exclusivos de sí mismos como los bits tradicionales. Es decir, un bit clásico binario se representa en un único valor individual que puede ser 0 y 1 con un estado determinado y fijo entre las dos opciones. Las medidas cuánticas se basan en la superposición de 0 y 1 y ambos estados suceden al mismo tiempo. Un cúbit puede estar en estado 0, en estado 1 o parte de sendos, simultáneamente. De este modo, las probabilidades se reparten entre estos estados.

Es, precisamente, la interferencia y la superposición de varios estados posibles a la vez, lo que permiten a los ordenadores cuánticos tener una capacidad infinitamente superior a la de un ordenador clásico puesto que los algoritmos cuánticos procesan la información en menos tiempo y a mayor velocidad. Los estados de los cúbits, al superponerlos y tener dos estados simultáneos, son más rápidos y facilitan encontrar una solución a un problema que ordenes a una computadora cuántica que si ordenas lo mismo a un ordenador clásico donde los bits tienen un estado determinado desde el principio. Por ello, la capacidad de los ordenadores cuánticos es exponencial.

Pero no es oro todo lo que reluce. Las aplicaciones cuánticas en la vida real distan mucho de afianzarse en pocos años. Todo tiene sus límites, como casi todo en la vida. Y uno de los límites de la cuántica reside en lo difícil que los cúbits son de controlar.

No obstante, investigadores de la materia cuántica se han propuesto crear un internet cuántico que permitiría que las comunicaciones en la red sean más seguras dado que el flujo de información cuántica será aparentemente infalible en este punto.

Los investigadores vaticinan que, con la computadora cuántica desarrollada de ahora a unas décadas, podremos conocer comportamientos de la materia como nunca antes se ha hecho. Otra de las aplicaciones que tendría un ordenador basado en los cúbits sería en el campo médico. En una entrevista en el diario La Vanguardia, el físico Hugues de Riedmatten afirma que habrá un cambio de paradigma y la computación cuántica “será una realidad”. Tan real como la posibilidad de hacer simulaciones que permitan conocer y anticipar el comportamiento de determinados trastornos neurológicos como el Alzheimer.

Es algo intimidante y fascinante a la vez. Puede que ahora mismo no encontremos sentido a la cuántica ni comprendamos cómo su uso y desarrollo puede salvarnos, literalmente, la vida. Yo no sé si estaremos preparados para afrontarla y asimilar las consecuencias que nos traerá. Lo que sí tiene sentido es el esfuerzo y la dedicación de los científicos de todo el mundo por hacer que la tecnología continúe salvando vidas porque la investigación trata precisamente de eso, de hacer progresar a la humanidad.

Y ya que hablamos de probabilidades, si el primer ordenador cuántico se creó hace tan solo unas décadas, imaginaos lo que tardaremos en disfrutar de las cualidades de una de esas fascinantes máquinas a nuestro alcance, al de todos. Vaticino que, posiblemente, ni siquiera nuestros hijos serán testigos de la magnitud del ingenio de nuestros investigadores, pero el legado que dejarán será el germen del nuevo paradigma tecnológico que se nos avecina.