Mientras el mundo sigue descubriendo la inteligencia artificial, el siguiente gran salto ya se cuece con la computación cuántica. El desarrollo de infraestructuras más potentes, capaces de resolver problemas más complicados, acortar procesos y simular escenarios antes impensados mueve a países, gigantes y startups. En juego puede haber un negocio billonario, sobre todo en las finanzas, además de otros sectores como la salud. Por ahora, el desafío es tan grande como la recompensa: hay problemas de operatividad o usabilidad. El primero que consiga un sistema estable tendrá una ventaja notable. Esto ya ha despertado la “soberanía cuántica”, con intervención decidida de algunos países y pugnas globales.
Apoyada en las leyes de la física cuántica, revisa las bases actuales, cambia la forma de computar y la rediseña. Hasta ahora se operaba en ceros y unos, en bits. Las cosas pueden ser o cero o uno. Se pasa a un panorama en el que el estado es una combinación de ambos, algo de aquí y algo de allá. De los bits se pasa a los qubits. Con más combinaciones posibles, se pueden ofrecer más capacidad de calcular, procesar información y resolver problemas. Con su desarrollo tecnológico en marcha, permitiría resolver en segundos operaciones que requerirían años con computadoras clásicas. “Es como el siguiente descubrimiento del fuego de la humanidad, realizando cálculos complejos sin parar, acelerando a toda velocidad el conocimiento humano”, afirman los analistas de Bank of America en su informe Nada se compara a la Q (por quantum). El mismo cita una capacidad para desbloquear valor económico de hasta 2 billones de dólares, más que la economía española, solo en química, ciencias de la vida, finanzas y movilidad, donde antes se notaría su impacto.
La carrera ya ha tomado tintes soberanos, con China como actor destacado en el impulso público
Sobre el papel es ideal, pero en la práctica hay muchos obstáculos por sortear. De entrada, la tecnología está en una fase inicial. “Aún no está desarrollada, está en su infancia, pero promete muchísimo. No todos los problemas se pueden hacer con computación cuántica, pero hay algunos que con ella se pueden resolver más rápido”, hace balance Sergi Abadal, ingeniero distinguido de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) y centrado en la arquitectura de las computadoras. De ejemplo pone la consecución de los códigos criptográficos que protegen las tarjetas o la simulación de interacciones moleculares, que permitirían diseñar fármacos más rápido. “Es como la IA hace cinco o diez años. Hay mucho potencial, pero se buscan casos de uso reales. Los ordenadores cuánticos hoy están en fase de prototipo, son funcionales para pequeños casos de uso, se montan a la vez que se buscan los algoritmos para aprovecharlos. Es como un nuevo juguete que tenemos que ver dónde encaja”, dice Jan Nogué, ingeniero cuántico en Qilimanjaro, firma catalana que desarrolla ordenadores cuánticos y explora sus aplicaciones.
La computación cuántica está presente en el Barcelona Supercomputing Center
En Bank of America apuntan usos en blockchain, big data, machine learning o simulación. “Una combinación con redes móviles 6G sería cambiar el juego en cualquier industria”. En particular ve cuatro grandes ganadores de entrada. Uno, el sector químico, con el descubrimiento y diseño de químicos y materiales. Dos, en las ciencias de la vida permitiría desbloquear nuevos tratamientos con las simulaciones. Nogué ve lógico que las aplicaciones físicas sean más factibles. “La naturaleza es cuántica, las partículas son cuánticas, los materiales a escala microscópica son cuánticos. Simular algo cuántico en un ordenador clásico es imposible, de ahí que la comunidad crea que las primeras ventajas se verán en cosas físicas, como un nuevo material”. En tercer lugar, en movilidad mejoraría la gestión de infraestructuras, la gestión de flotas y los datos que generan, la conducción autónoma o la gestión de rutas. Por último, en el campo de las finanzas “las computadoras cuánticas son capaces de dominar casi cualquier aspecto de la banca”. Mejoran la predicción de tendencias de mercado, la optimización de carteras, el análisis de datos en tiempo real, la detección de fraude o la calificación crediticia.
Estos cuatro sectores podrían liberar 2 billones de dólares de valor entre nuevos ingresos y ahorros de costes. Sobre todo se beneficiará el sector financiero, con hasta 600.000 millones. A modo de ejemplo, explotar el análisis de los datos que se generan desde el 1% actual al 24% al que se llegaría con la computación cuántica y su capacidad de procesar duplicaría el PIB global.
Lejos de escenarios plausibles, hay un factor que está más claro. En un planeta donde el consumo eléctrico es cada vez mayor y los centros de datos brotan, lo cuántico puede aparecer como un aliado. Más allá del potencial económico, uno de los primeros puntos a favor estaría en la ventaja energética: podrían reducir el consumo de los centros de datos en un 12,5%, cita el informe. Conseguir todo esto implica resolver los desafíos actuales. Por ejemplo, para que una computadora cuántica funcione se necesitan unas condiciones óptimas que no se pueden mantener mucho tiempo hoy, lo que provoca que no se puedan hacer operaciones largas, señala Abadal. Precisan temperaturas extremamente bajas (-273,15°C), son muy sensibles a la vibración e incluso a las radiaciones cósmicas. Por la fragilidad de los qubits, provoca una tasa de error mayor a la de la computación tradicional.
Los miles de millones de inversión movilizados por el sector van en gran parte a resolver estos problemas y darle escala comercial. Se ve claro que es algo con potencial rompedor. Las empresas lo saben. Destacan gigantes como IBM o Google, pero también firmas especializadas como D-Wave. Los países también notan el potencial, y también quieren defenderse de una tecnología que puede teóricamente tumbar los estándares de encriptación y seguridad actuales. De hecho, se ha activado una carrera por la “soberanía cuántica”, exponen desde Bank of America. Se cita como principal argumento la búsqueda de un liderazgo en la siguiente era o la seguridad nacional, por la posibilidad de que desencripte la criptografía en la que se apoya la industria. De ahí que EE.UU., Francia o el Reino Unido limiten exportaciones de tecnologías cuánticas.
Para Europa representa una oportunidad tras quedar rezagada en la inteligencia artificial
Haim Israel, jefe de investigación global temática de Bank of America y autor principal del informe, explica que el primer país o empresa que logre desarrollar la computación cuántica estable tendrá una ventaja competitiva. China lidera la inversión pública con 15.300 millones de dólares acumulados, por los 5.200 millones de Alemania o los 4.300 millones del Reino Unido. En la inversión privada, EE.UU. domina con más de 3.400 millones invertidos hasta hoy y casi 2.000 millones levantados en dos años. “Los norteamericanos tiran más del carro por una inversión privada casi infinita”, compara Abadal. Destaca el caso de IBM, que cuenta con una hoja de ruta clara y abierta. Nogué menciona a PsiQuantum, centrada en construir un ordenador cuántico útil de un millón de qubits, ya valorada en más de 5.000 millones de euros.
Hay dos conceptos clave en los hitos de la computación cuántica, si bien la comunidad no acaba de tener una única visión sobre ellas. Uno es la supremacía cuántica, cuando puede resolver una operación que una computadora tradicional no podría hacer en un periodo de tiempo realista, algo ya conseguido. El otro, la ventaja cuántica, cuando resuelve un problema del mundo real, útil, más rápido, como la simulación de nuevos fármacos. Los expertos apuntan al 2033 como el punto en el que se conseguiría en términos generales la ventaja cuántica, señala el informe.
“Europa debería centrarse en computación cuántica tras quedar relegada en la carrera de la IA”, plantea Israel. No está tan dormida: la UE ha lanzado la Quantum Technologies Flagship, con un presupuesto de 1.000 millones de euros. En cuanto a España y Catalunya, también hay movimiento, con el Barcelona Supercomputing Center (BSC) o el ICFO como referentes, la Estrategia de Tecnologías Cuánticas estatal o el proyecto de la Vall de la Quàntica. De vuelta a la IA, el verdadero potencial puede estar en la combinación. Una “superinteligencia artificial” que se entrene en apenas minutos y se complementen. Añadir a la IA la simulación, visión y análisis predictivo de la computación cuántica desbloquearía más de 6 billones de dólares, calcula McKinsey. ¿Dos revoluciones por el precio de una?
¿Amenaza y oportunidad?
Uno de los escenarios teóricos de la computación cuántica implica que sea capaz de saltarse los sistemas de encriptación que nos protegen sin gran dificultad. “La computación cuántica es capaz técnicamente de desafiar todos los métodos de encriptación actuales –basados en la factorización de grandes números–, incluido el blockchain, con capacidades de proceso en paralelo de hasta 1 billón de cálculos por segundo”, señalan desde Bank of America citando al futurista Bernard Marr. “La criptografía que protege las tarjetas ya no servirá”, advierte en un ejemplo Abadal, de la UPC. La cuestión ha movilizado a actores como el US National Institute of Standards and Technology (NIST), que ha llamado a desarrollar algoritmos de encriptación “a prueba de la computación cuántica”. La idea es empezar a desarrollarlo ahora porque se podría tardar entre cinco y diez años en implementar un nuevo estándar de encriptación. “Se precisan medidas de precaución hoy para estar preparados para potenciales escenarios futuros”, comentan desde Bank of America. Google, Vodafone, Apple o IBM son algunos de los grandes nombres que ya están implicados en la tarea. De esta manera, así como se presenta una amenaza para la seguridad, también se abren las puertas a una oportunidad de negocio y avances, con nuevas tecnologías de encriptación basadas en elementos de la computación cuántica.
