Desde su aparición, en las primeras décadas del Siglo XX, la computación ha crecido a pasos agigantados, duplicando su poder de procesamiento con cada generación y utilizando componentes cada vez más pequeños, al punto que la “miniaturización” ya enfrenta conflictos con los límites de la física, al mismo tiempo que su potencia ha llegado a niveles insospechados.
Pensar que las computadoras que nos llevaron a la Luna son calculadoras de bolsillo comparadas a los smartphones y laptops que ahora llevamos con nosotros y que éstas sólo poseen una fracción del poder de procesamiento que los superordenadores tienen en los laboratorios más importantes del mundo, parece una fantasía.
Sin embargo, hasta estas máquinas maravillosas de cientos de miles de dólares tienen límites difíciles de romper y es ahí donde entra la computación cuántica.
“La computación cuántica hace que los computadores sean mucho más rápidos y puedan resolver problemas que, por ejemplo, nuestros celulares, computadores, no pueden abordar porque son muy difíciles o tienen mucha información”, explica Elisa Torres, emprendedora y fundadora de Girls in Quantum, una plataforma digital que provee recursos digitales ocasionales a estudiantes, principalmente a niñas y adolescentes.
De acuerdo con IBM y Amazon, la computación cuántica es un campo multidisciplinario que aúna aspectos de ciencias de la computación, física y matemáticas y utiliza mecánicas cuánticas para resolver problemas complejos más rápido que las computadoras clásicas.
La mecánica cuántica es el área de la física que estudia el comportamiento de las partículas en un ámbito microscópico. A niveles subatómicos, las ecuaciones que describen cómo se comportan las partículas son diferentes de las que describen el mundo macroscópico que nos rodea. Las computadoras cuánticas aprovechan estos comportamientos para realizar cálculos de una forma completamente nueva.
En la computación clásica, un bit es una señal electrónica que está encendida o apagada. El valor del bit clásico puede ser uno (encendido) o cero (apagado). Sin embargo, debido a que el cúbit se basa en las leyes de la mecánica cuántica, se puede colocar en una superposición de estados.
Aplicaciones
Torres, una joven de 17 años que participó en el TEDx 2023 organizado por la Universidad Franz Tamayo, Unifranz, mediante su emprendimiento espera despertar y atender el interés de niñas y adolescentes que buscan adentrarse en materias que serán necesarias para alcanzar la revolución de la computación cuántica, como matemáticas, física y ciencias de la computación.
“Hoy en día hay una brecha tremenda de género. Mi idea es poder enfrentarme a eso con el equipo que tenemos en Girls in Quantum y dar acceso a las oportunidades de la computación cuántica e información, entre otras cosas”, dice Torres.
El campo, aún en desarrollo, requerirá de profesionales con mentes abiertas a los nuevos conocimientos y habilidades que surgirán en el futuro y que incluye aplicaciones como el mayor desarrollo de la Inteligencia Artificial (IA), mejores simulaciones en los campos de la física, la medicina o la biología, y la optimización de los procesos humanos y tecnológicos, como el desarrollo de fármacos, cadenas de suministro o uso de recursos, entre otros.
Por ejemplo, la computación cuántica puede ser utilizada de manera eficiente en el Machine Learning (ML), que es el proceso de analizar grandes cantidades de datos para ayudar a las computadoras a hacer mejores predicciones y decisiones.
La investigación en computación cuántica estudia los límites físicos del procesamiento de la información y está abriendo nuevos caminos en la física fundamental. Conduce a avances en muchos campos de la ciencia y la industria, como la química, la optimización y la simulación molecular. También es un área de creciente interés para los servicios financieros, predecir los movimientos del mercado y para mejorar las operaciones de fabricación.
Por otra parte, la computación cuántica puede mejorar la investigación y el desarrollo. Por ejemplo, podría aplicar la computación cuántica para disminuir los costos relacionados con el proceso de fabricación y acortar los tiempos de ciclo mediante la optimización de elementos como la planificación de rutas en procesos complejos. Otra aplicación es la optimización cuántica de las carteras de préstamos para que los prestamistas puedan liberar capital, reducir las tasas de interés y mejorar sus ofertas.
De la misma manera, la computación cuántica tiene el potencial de resolver algunos de los problemas computacionales más desafiantes que enfrenta la química, lo que permite a la comunidad científica realizar simulaciones químicas que son intratables en la actualidad.