los desafíos de la computación cuántica Roee Ozeri y

En el auditorio Marcos Moshinsky, del Instituto de Ciencias Nucleares (ICN), de la UNAM, el doctor Roee Ozeri, investigador del Weizmann Institute of Science, dictó la charla “Quantum computers: taming Schrödinger’s cat”.

Ante un auditorio lleno de estudiantes y académicos, el especialista indicó que la computación cuántica está basada en la mecánica cuántica que es la física del mundo microscópico. “Es la física que gobierna el comportamiento de los electrones y los átomos”.

De esta manera, la computación cuántica echa mano de algunos de conceptos fundamentales de la mecánica cuántica como la superposición y el entrelazamiento. La primera es un fenómeno que ocurre en la naturaleza cuando una partícula elemental posee simultáneamente dos o más estados, por ejemplo, los fotones pueden permanecer en dos lugares diferentes al mismo tiempo, algo que es inimaginable en el mundo físico ordinario.

En tanto, el entrelazamiento cuántico permite que dos partículas separadas, incluso a kilómetros de distancia, estén conectadas de una forma tal que, al interactuar con una, la otra se entera: “El entrelazamiento cuántico es un fenómeno extraño en la naturaleza, pero la computación cuántica sugiere que no es sólo un fenómeno extraño en la naturaleza, sino que es realmente útil”, señaló Ozeri.

¿Cómo funcionan las computadoras cuánticas?

Para comprender cómo funcionan las computadoras cuánticas es necesario conocer cómo trabajan las digitales que son las que usamos actualmente. Estas computadoras utilizan bits como unidades fundamentales, es decir, los programas y aplicaciones están codificados en un lenguaje binario de ceros y unos.

Cada vez que interactuamos con cualquiera de estas máquinas, por ejemplo, cuando damos click al teclado se crean, destruyen o modifican cadenas de ceros y unos.

En tanto, en computación cuántica, la unidad fundamental de información es el qubit, que es un sistema cuántico de dos niveles. La diferencia principal con la computación clásica es que los qubits pueden estar en cualquiera de los estados intermedios entre el 0 y el 1, como por ejemplo un estado que sea mitad cero y mitad uno.

Situación actual de la computación cuántica

Aunque se llevan varias décadas trabajando en el diseño y desarrollo de la computación cuántica, actualmente las computadoras cuánticas realizan casi lo mismo que las clásicas, pero se espera que conforme madure esta tecnología se realicen equipos más poderosos, explicó el especialista. “No es que las computadoras cuánticas sean máquinas que resolverían cualquier problema de manera más eficiente que las computadoras clásicas normales. Hoy en día, estamos familiarizados con aproximadamente tres familias de algoritmos en los que creemos que las computadoras cuánticas superarían a las computadoras normales”.

Tipos de algoritmos de la computación cuántica

Hoy en día hay docenas de algoritmos cuánticos y todos ellos pertenecen a aproximadamente a dos familias: Shor y Grover. El primero, el algoritmo de Shor resuelve el problema de factorización de números enteros grandes en sus factores primos: “Esta es la operación matemática que está detrás de la criptografía”, indicó Roee Ozeri.

En tanto, el algoritmo de Grover se usa para la búsqueda aleatoria dentro de grandes bases de datos: “Esta es una tarea que es exponencialmente difícil para una computadora clásica”.

Desafíos de la computación cuántica

Como ocurre en la mayoría de las áreas de desarrollo tecnológico, tales como la aeroespacial, la tecnología cuántica está impulsada por la iniciativa privada, señaló el profesor Roee Ozeri: “La inversión global total es de aproximadamente 30 mil millones de dólares y China es el responsable de aproximadamente la mitad de ese gasto. No sólo los gobiernos y las universidades invierten en esta tecnología, también el sector privado destina muchos recursos. Todas las grandes empresas de tecnología como Google, IBM, Intel, Amazon y Microsoft tienen un esfuerzo de investigación y desarrollo en computación cuántica”.

Además, hay alrededor de 50 o 60 nuevas empresas en todo el mundo que estan trabajando para desarrollar y comercializar tecnología de computación cuántica. “Algunas de estas empresas ya ofrecen servicios de computación cuántica a través de servicios en la nube”, subrayó el especialista.

Que sean las empresas los desarrolladores de este tipo de tecnología es un reto para la academia porque “es difícil para los laboratorios académicos competir con los recursos que la industria puede aportar. Actualmente, las computadoras cuánticas más grandes están en la industria, no en laboratorios académicos”.

Recorrido por el ICN

Luego de dar la charla “Quantum computers: taming Schrödinger’s cat”, la cual tuvo un alcance de cuatro mil 400 personas a través del canal de YouTuBe del ICN, el profesor Roee Ozeri realizó una visita por los laboratorios de Átomos Fríos, a cargo del doctor José Jiménez, y Óptica Cuántica, a cargo del doctor Alfred U’Ren.

En este recorrido el científico israelí pudo conocer de primera fuente las líneas de investigación que se realizan en el Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM, para que quizás más adelante puedan establecer colaboraciones. (UNAM)