La computación cuántica está de moda a medida que el ritmo de la actividad de las empresas emergentes, la innovación y los acuerdos de financiación se acelera.

PorBeth Stackpole-MIT

Cuatro directrices para avanzar en la computación cuántica comercial: 

  • Abordar la necesidad de más algoritmos cuánticos.
  • No descarte la informática clásica.
  • Pase ahora a los criptosistemas post-cuánticos.
  • Acelerar el desarrollo de la corrección de errores cuánticos.

Los expertos estiman que la comercialización de computadoras y aplicaciones cuánticas está a una década o más de distancia. Sin embargo, aún es pronto para que los líderes tecnológicos y empresariales sigan la evolución de la cuántica, que pasa de ser una novedad a convertirse en un recurso crucial para resolver los problemas más complejos de la industria y la sociedad.

La informática cuántica se encuentra en una etapa temprana de su trayectoria, considerando que la informática clásica tardó casi un siglo en progresar desde los tubos de vacío de 1906 hasta los superchips que impulsan la IA y la informática de alto rendimiento en la actualidad, dijo William Oliver , director del Centro de Ingeniería Cuántica del MIT .

En una presentación para el MIT Data Center Day , organizado por el Programa de Enlace Industrial del MIT , Oliver argumentó que la computación cuántica está pasando activamente de ser una curiosidad científica a una realidad técnica, un indicador de que ya es hora de que las organizaciones se sumerjan en ella. 

“Avanzar del descubrimiento a máquinas útiles requiere tiempo e ingeniería, y no sucederá de la noche a la mañana”, afirmó Oliver, profesor de física, ingeniería eléctrica e informática en el MIT. “Pero hay que estar en el juego para poder participar, y entrar en él ya está sucediendo con la cuántica”.

Definición cuántica

La computación cuántica es un conjunto de tecnologías de detección, redes y procesamiento capaces de realizar funciones que son prácticamente prohibitivas o incluso imposibles de lograr con las técnicas actuales.

Si bien una computadora cuántica totalmente escalable superará a las computadoras clásicas en ciertos problemas, la tecnología no es un reemplazo perfecto para la computación clásica.

4 pautas para avanzar en la computación cuántica

Para entrar en el juego es necesario comprender tanto las posibilidades que ofrece la tecnología cuántica como la realidad del panorama actual y futuro.

En su charla, Oliver compartió cuatro observaciones críticas que pueden ayudar a los líderes a evaluar el mercado e identificar lo que es necesario para acelerar la evolución de la tecnología cuántica.

No descarte la computación clásica.  A pesar de su potencial, las computadoras cuánticas no reemplazarán a las convencionales. La computación cuántica está orientada a casos de uso matemáticamente complejos en áreas como el criptoanálisis , la computación científica (como la ciencia de los materiales y la química cuántica) y la optimización.

«Las computadoras cuánticas resuelven ciertos problemas muy bien, pero no van a reemplazar a Microsoft Word», dijo Oliver.

Abordar la necesidad de más algoritmos cuánticos.  Muchos de los algoritmos cuánticos existentes tienen raíces en el MIT, incluido el algoritmo distintivo desarrollado por el profesor de matemáticas aplicadas Peter Shor . El algoritmo de Shor factoriza un entero compuesto grande en sus números primos constituyentes, con aplicación al criptoanálisis de los criptosistemas de clave pública de tipo RSA omnipresentes de la actualidad.

Más y diferentes algoritmos también son fundamentales para lograr lo que se llama ventaja cuántica comercial: el punto de referencia de la capacidad de una computadora cuántica para hacer algo mejor que una computadora clásica para resolver un problema comercialmente relevante.

Eso aún no es una realidad, dijo Oliver. «Hay muchos problemas de los que soy consciente hoy en día en los que no sé cómo hacerlo en una computadora clásica y tampoco sé cómo hacerlo en una computadora cuántica», dijo. «Necesitamos que más personas piensen en el espacio de aplicación y escriban esos algoritmos».

  • Implementar criptosistemas poscuánticos ahora. Si bien la computación cuántica, y en particular el algoritmo de Shor, genera inquietud en muchos por la posibilidad de que actores maliciosos la usen para descifrar sistemas criptográficos complejos, aún no se dispone de una máquina criptográficamente relevante, afirmó Oliver.Para descifrar el cifrado RSA, los sistemas criptográficos de clave pública requerirían una computadora cuántica de gran tamaño con corrección de errores y millones de  cúbits , la potencia de procesamiento fundamental de la computación cuántica. Ese hito aún está lejos, añadió Oliver.

Sin embargo, no es momento de bajar la guardia. «Necesitamos empezar ya a migrar a nuevos sistemas criptográficos poscuánticos que creemos que serán inmunes a los ataques de una futura computadora cuántica», afirmó Oliver.

La industria debería avanzar rápidamente hacia  los nuevos estándares de criptografía delineados por el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología del Departamento de Comercio de EE. UU., diseñados para resistir ataques de una futura computadora cuántica, afirmó. Esto proporcionaría seguridad avanzada.

  • Acelerar el desarrollo de la corrección de errores cuánticos. Uno de los mayores obstáculos para el éxito de la cuántica es la fiabilidad de los cúbits. Estos son defectuosos y fallan tras unas 1000 o 10 000 operaciones, una capacidad muy inferior a la necesaria para gestionar los miles de millones, incluso billones, de operaciones necesarias para alcanzar la ventaja cuántica comercial.

La clave para abordar esta brecha es la corrección de errores cuánticos, una tecnología emergente que impulsa una mayor fiabilidad para el uso cuántico a gran escala. A finales de 2024, Google Quantum AI anunció un hito al revelar que su procesador Willow era el primer procesador cuántico en el que la información cuántica protegida contra errores se volvía exponencialmente más resiliente a medida que se añadían más cúbits.

“Necesitamos la corrección de errores cuánticos para que todo esto sea posible”, dijo Oliver. “Con la demostración de Google del otoño pasado, vimos un gran paso en esa dirección”.