¿Habrá en 10 años ordenadores cuánticos personales?

La respuesta es probablemente no. Primero tenemos que definir qué es un ordenador cuántico. Operaciones cuánticas se pueden hacer ya, pero se trata de operaciones muy específicas con pocas utilidades para problemas reales de la sociedad. Actualmente, en diferentes laboratorios se hacen simulaciones cuánticas, por ejemplo, para reproducir ciertas interacciones que ocurren en algunos materiales, pero se trata de operaciones que nos resultan útiles a algunos investigadores para entender conceptos muy técnicos. Son cosas muy concretas que, por el momento, son de exclusivo interés científico.

Cuando hablamos de un ordenador cuántico nos referimos a uno tolerante a fallos, que quiere decir un ordenador que realiza operaciones en cuyo resultado podamos confiar al 100%, que es lo que se busca cuando resuelves un problema con una computadora. Se espera que el ordenador cuántico tolerante a fallos esté disponible dentro de 10 años, según los más optimistas, o 20 años, según los más escépticos.

Con mucha seguridad, ese tipo de ordenadores van a ser útiles en investigación, para el sector financiero o, por ejemplo, para compañías que necesitan hacer grandes cálculos de optimización pero no para un usuario medio, para personas normales.

Hay un concepto muy importante a la hora de entender lo que es un ordenador cuántico y es que resuelven problemas que solo puede resolver esos aparatos. Por eso son chulos. Pero todavía no sabemos todos los problemas que van a poder resolver. La cuestión es que para hacerlo, hay que escribir un código que resuelve esa ecuación. Y no todos los problemas interesantes para la sociedad tienen ya escrito su código cuántico.

Por ejemplo, un problema muy famoso que sí tiene solución en un ordenador cuántico es el de la factorización de un número grande en números primos, que es un problema enormemente importante para campos como la encriptación de información. También existen códigos cuánticos ya escritos para problemas de optimización, por ejemplo, encontrar información en una gran base de datos. Pero no existen códigos para muchos otros. Además, creemos que no todo se va a hacer mejor en un ordenador cuántico, habrá problemas que no tengan ninguna ventaja al ser resueltos en uno de estos ordenadores. Por todo eso, nadie puede decir si algún día los ordenadores cuánticos van a ser útiles para la gente normal, como nuestros ordenadores personales actuales.

Otra cuestión es que se puedan aplicar a cuestiones importantes para la sociedad. Eso seguro que sí va a ocurrir. Por ejemplo, la simulación de materiales basada en hardware cuántico es muy esperanzadora. La evolución tecnológica de la humanidad ha ido de la mano del descubrimiento de nuevos materiales (piedra, bronce, hierro, silicio…) así que imagina el impacto de una tecnología que permita diseñar materiales a la carta.

En cuanto al objeto físico, existen varias implementaciones para el ordenador cuántico, cada una con sus ventajas y desventajas. Por eso, nadie sabe todavía cuál será la que se imponga. Ahora mismo, las dos más potentes y con más futuro están basadas en conceptos muy diferentes. Una de ellas se basa en circuitos superconductores, la llamamos de estado sólido. Es fácil de imaginar porque todo el mundo ha visto un chip de silicio con circuitos y los chips de superconductores a simple vista son muy parecidos.

La diferencia es que los circuitos para el ordenador cuántico son superconductores, es decir, conducen la electricidad sin pérdidas. Para poder operar correctamente, estos chips deben estar a temperaturas muy frías, muy cerca del 0 absoluto. Normalmente, cuando vemos una fotografía que muestra alguno de los ordenadores cuánticos (no tolerantes a fallos) que ya están en uso, lo que se ve es un cacharro enorme con un montón de tubos y cables. Ese cacharro es en realidad el refrigerador que se usa para enfriar el chip. Esta ha sido la implementación más exitosa y con la que más se ha avanzado hasta ahora. Pero es obvio que es poco probable que vayamos a tener en nuestras casas un ordenador con ese requerimiento.

La otra implementación que ha pegado un salto estratégico de la mano del investigador Mikhail Lukin de la Universidad de Harvard (Estados Unidos) es la de átomos fríos que de nuevo requiere una maquinaria importante porque está basada en técnicas de atrapamiento y manipulación de átomos mediante láseres. Hay otras vías que ese están investigando como los fotones, la luz. La luz tiene la ventaja de no necesitar ser enfriada porque los fotones ya son cuánticos a temperatura ambiente. Y hay otras, por ejemplo, en mi grupo de investigación estudiamos moléculas magnéticas.

Con todo esto quiero decirte que ahora mismo no existe una tecnología que permita construir un ordenador cuántico que pueda tenerse en casa. Pero como te decía antes, tampoco sabemos si los ordenadores cuánticos van a ser usados algún día como lo son ahora nuestras computadoras personales.

Pepa Martínez Pérez investiga tecnologías cuánticas, es científica titular del Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA, centro mixto CSIC – Universidad de Zaragoza).

Pregunta enviada por Omar Carrillo.

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