Qué son y para que servirán las computadoras cuánticas

Autor: José Luis Becerra Pozas
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IBM dio a conocer una iniciativa pionera en la industria para construir sistemas de computación cuántica universal comercialmente disponibles. Los sistemas y servicios cuánticos, conocidos como “IBM Q”, se entregarán mediante la plataforma cloud de esta compañía, según se anunció.

Pero, ¿qué son las computadoras cuánticas? Mientras las tecnologías que actualmente se ejecutan en computadoras clásicas –como Watson– pueden ayudar a encontrar patrones y conocimientos inmersos en vastas cantidades de datos existentes, las computadoras cuánticas entregarán soluciones a problemas importantes en los que los patrones no son visibles porque los datos no existen y las posibilidades que es necesario explorar para llegar a la respuesta son demasiado grandes para ser procesadas por las computadoras clásicas.

Los sistemas IBM Q serán diseñados para abordar problemas que actualmente son considerados demasiado complejos y exponenciales en su naturaleza como para que los manejen los sistemas de cómputo clásicos.

Primeras aplicaciones

Entre las primeras y más prometedoras aplicaciones de la computación cuántica se encuentra el área de la química. Para una molécula simple como la de cafeína, la cantidad de estados cuánticos en las moléculas puede ser asombrosamente grande; tanto, que toda la memoria computacional convencional y el poder de procesamiento que los científicos podrían llegar a construir, no alcanzaría para manejar el problema.

Para ello, los científicos de IBM han desarrollado técnicas para explorar de manera eficiente la simulación de los problemas químicos en procesadores cuánticos y ya están en marcha demostraciones experimentales de diversas moléculas.

En el futuro, el objetivo será aumentar la escala a moléculas incluso más complejas y tratar de predecir las propiedades químicas con mayor precisión que la actualmente posible con computadoras clásicas.

Algunas de las aplicaciones futuras de la computación podrían ser:

  • El descubrimiento de drogas y materiales para desentrañar la complejidad de las interacciones moleculares y químicas que permitan descubrir nuevos medicamentos y materiales.
  • Novedosas cadenas de suministro y logística que permitanencontrar el camino óptimo en los sistemas de sistemas globales para cadenas de suministro y logística ultra-eficientes, como la optimización de operaciones de flotillas para realizar entregas en la temporada alta de fin de año.
  • Servicios financieros para encontrar nuevas formas de modelar datos financieros y aislar factores de riesgo global clave para hacer mejores inversiones.
  • Inteligencia artificial para que ciertas facetas de la inteligencia artificial, como el aprendizaje de máquina, sean mucho más potentes cuando los conjuntos de datos pueden ser demasiado grandes, como la búsqueda de imágenes o video.
  • Seguridad de Nube, de manera que la computación en la nube sea más segura, utilizando las leyes de la física cuántica para mejorar la seguridad de los datos privados.

Para apoyar este objetivo, IBM también hizo el lanzamiento de nueva API (Application Program Interface) para IBM Quantum Experience, que permite a desarrolladores y programadores comenzar a construir interfaces entre las computadoras cuánticas basadas sobre la nube con bits cuánticos (qubit) y las computadoras clásicas, sin necesitar profundos conocimientos en física cuántica. Y también presentó un simulador actualizado en IBM Quantum Experience que puede modelar circuitos con hasta 20 qubits.

En la primera mitad de 2017, IBM planea lanzar un SDK (Software Development Kit) completo en IBM Quantum Experience para que los usuarios puedan construir aplicaciones cuánticas simples y programas de software.

Cabe señalar que IBM Quantum Experience permite conectarse con el procesador cuántico de IBM a través de los servicios Cloud, para ejecutar algoritmos y experimentos, trabajar con los bits cuánticos individuales y explorar tutoriales y simulaciones en torno a lo que sería posible con la computación cuántica.

“Las computadoras clásicas son extraordinariamente potentes y seguirán avanzando y siendo el sostén de todo lo que hacemos en los negocios y la sociedad. Pero hay muchos problemas que una computadora clásica nunca podría penetrar”, aseveró Tom Rosamilia, vicepresidente senior de IBM Systems. “Para crear conocimiento a partir de mayores niveles de complejidad, necesitamos una computadora cuántica”.

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