Guía para principiantes de la computación cuántica

Autor: Redacción CIO México
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La tecnología cuántica promete revolucionar la computación, proporcionando ganancias exponenciales en el poder de procesamiento. En su blog corporativo, la empresa Gemalto describe cómo funciona y cómo podría afectar a la seguridad digital.

¿Por qué necesito saber acerca de la computación cuántica?

Porque está configurada para transformar el mundo de la tecnología, al redefinir los límites de la capacidad de procesamiento de datos. Como resultado, tiene el potencial de abordar todo tipo de desafíos científicos. El hecho de que compañías como Google e IBM estén invirtiendo mucho en esta tecnología sugiere que este potencial se aprovechará pronto.

¿Cómo funciona?

Para responder a esa pregunta de manera integral se requeriría un título en Física de Partículas. La forma más fácil de entenderla es comenzar con la computación tradicional, que codifica los datos como una serie de ceros y unos.

La computación cuántica explota el comportamiento peculiar de las partículas subatómicas, que pueden estar en dos estados al mismo tiempo (una propiedad que se llama “superposición”). Esto significa que un bit cuántico (o qubit) puede ser un uno y un cero al mismo tiempo.

¿Por qué es útil?

La combinación de grandes cantidades de qubits significa que la cantidad de estados que podrían representar aumenta exponencialmente, lo que hace posible calcular millones de posibilidades instantáneamente. Es por eso que la computación cuántica acelera el procesamiento de datos, lo que hace posible resolver problemas más allá del alcance de las computadoras tradicionales.

Para dar un ejemplo simple, imagine que desea programar una computadora para encontrar una persona específica en una guía telefónica que contenga 100 millones de nombres. Un algoritmo de búsqueda tradicional tomaría 50 millones de operaciones, en promedio, para ubicarlos; un algoritmo de búsqueda cuántica sólo necesitaría 10,000.

¿Qué otras aplicaciones prácticas hay?

Los expertos dicen que uno de los primeros usos prácticos será en simulaciones de química, al modelar el comportamiento de moléculas y átomos como parte del desarrollo de nuevos fármacos y materiales.

Pero las aplicaciones no serán sólo científicas. En banca, por ejemplo, la computación cuántica podría usarse para crear sistemas de gestión de riesgos que sean mejores para modelar las exposiciones financieras de un banco y calcular las pérdidas potenciales.

Otra aplicación podría ser en el campo de la inteligencia artificial, donde las computadoras cuánticas podrían ayudar a los algoritmos de aprendizaje automático a dominar las tareas complejas mucho más rápido de lo que actualmente pueden.

¿Esto ya está sucediendo?

Aún no del todo. El problema es que los qubits son difíciles de manejar. Pequeños cambios en la temperatura y el ruido pueden intercambiar unos y ceros, o arruinar una superposición crucial. Esto significa que los qubits deben protegerse cuidadosamente y operarse a temperaturas extremadamente frías. Los planes para computadoras cuánticas suponen que una cantidad significativa de la potencia de un procesador cuántico tendrá que usarse para corregir sus propios errores, causados ​​por fallar qubits.

Sin embargo, se está progresando, y los investigadores están reuniendo gradualmente un mayor número de qubits; IBM ha anunciado un chip con 50 qubits y el último de Google tiene 72. Sin embargo, una computadora cuántica que funcione necesitaría miles. Es por eso que el verdadero avance es probablemente dentro de cinco a 10 años.

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Modelo de una computadora cuántica diseñada por la empresa BlueFors Cryogenics, que fue mostrada en la conferencia inaugural de Ignite 2017.

¿Cómo afectará la computación cuántica a la seguridad digital?

La potencia de procesamiento adicional proporcionada por la computación cuántica inevitablemente será utilizada por algunas personas con propósitos no éticos, y sin duda hará que sea más fácil romper algunos algoritmos criptográficos.

En el lado positivo, la computación cuántica también puede usarse para fortalecer la seguridad. En un artículo reciente, la experta en criptografía de Gemalto, Aline Gouget, escribió: “Estamos trabajando en el diseño de productos que incorporan la llamada capacidad de agilidad criptográfica. Esto permite que se cargue un software que podría reemplazar claves y algoritmos, en el momento en que queden obsoletos. El potente mecanismo permite mantener una flota de productos resistentes, incluso cuando se descubre que los algoritmos son vulnerables”.

¿Entonces, en última instancia, la computación cuántica es algo bueno?

Absolutamente. Piense en todos los beneficios que las computadoras convencionales nos han brindado, y luego imagine lo que sucederá cuando la computación cuántica proporcione un poder de procesamiento enormemente mejorado. No podemos predecir todas las consecuencias, pero será fascinante ver cómo la computación cuántica comienza a alcanzar la corriente principal.

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