Aunque la computación cuántica existe desde 1960, los últimos años han sido testigos de una aceleración en descubrimientos, equipos e investigaciones, un tema explicado por Alex Pfeifer, líder de IBM Quantum en el área de Investigación para América Latina, en el segundo día de Colombia 4.0. con su conferencia ‘¿Qué nos espera? El Futuro de la Computación’.
Este brasileño, que trabaja con IBM desde 1994, centró su presentación en los resultados de un estudio de IBM en América Latina sobre dónde están las organizaciones en su ‘preparación cuántica’.
Este tipo de computación promete revolucionar la industria en campos como la criptografía, las predicciones climáticas y el desarrollo de nuevos materiales, obligando a adoptar nuevos estándares de encriptación y vislumbrando un futuro donde coexistirá con la computación tradicional. Para conocer un poco más al respecto, conversamos con Alex Pfeifer.
IMPACTO TIC: Cuando uno habla de computación cuántica, a ratos suena un poco a ciencia ficción. Ayúdanos a desmitificar y darnos una idea de cómo estamos en realidad.
ALEX PFEIFER: La teoría de la información cuántica empezó en los años 60. Desde aquel entonces, estamos invirtiendo en investigación. El desarrollo se aceleró bastante en los últimos años y hoy ya tenemos computadoras cuánticas con más de 100 cúbits (qubits) que ya están en la frontera entre la resolución de problemas que ya no se podrían resolver con computación clásica. Ese es, más o menos, el estado en el que nos encontramos. Y el plan es que, dentro de algunos años, ya haya algunos de esos problemas para los cuales la computación cuántica sea la solución y que ya no podremos resolver con computadoras normales. Ya empezará una era en que la computación cuántica traiga ventajas.
IC: Explícame, en pocas palabras, qué es la computación cuántica.
AP: La computación cuántica es un nuevo paradigma de computación basado en la mecánica cuántica. O sea, la unidad de información en la computación tradicional, que empezó en los 40, es el bit. Es una unidad, una cosa que puede asumir cero o uno, y con eso se puede representar toda la información que utilizamos hoy, incluso en Inteligencia Artificial. Pero la computación cuántica es distinta y usa principios de mecánica cuántica: superposición, interferencia y entrelazamiento. Y con eso hace que sea capaz de procesar datos de manera exponencial. En la computación clásica hay una clase de problemas que no son resolubles. Esa clase de problemas, por ejemplo, el problema de factorización de números grandes, que está en la base de toda la criptografía, con la computadora cuántica se pueden resolver en tiempo polinomial.
IC: Como con el algoritmo de Shor…
AP: Sí, no existe ninguna computadora cuántica que pueda ejecutar este algoritmo de Shor a gran escala, pero es algo que sí va a pasar en algún momento. Y cuando pase, bueno, entonces sí se puede factorizar un número grande en sus componentes primos, en un tiempo de horas, mientras que con una computadora clásica ya está demostrado matemáticamente que llevaría 1.000 millones de años.
IC: OK, pero entonces eso implicaría, si el algoritmo de Shor se vuelve viable, que se tendría que cambiar toda la criptografía moderna. Estamos hablando de una criptografía post cuántica. ¿Cómo está esa criptografía post cuántica?
AP: La criptografía post cuántica no depende de la computación cuántica. Incluso ya hay patrones establecidos por el NIST, el órgano del gobierno norteamericano responsable por patrones (estándares), que utilizan fórmulas matemáticas para encriptación de datos que no son sujetas a ataques cuánticos, o sea, que no se basan en un problema resoluble por el algoritmo de Shor o cualquier otro que se conozca. Entonces, eso ya existe, ya se está empezando a cambiar la infraestructura de información para que trabaje con esos nuevos algoritmos, de tal manera que no sea un problema cuando lleguen las computadoras cuánticas.
IC: Una cosa que parece interesante es que las computadoras cuánticas trabajan por posibilidades. Es decir, la computación cuántica no significa que se va a eliminar la computación tradicional, va a ser como una mezcla, un tándem, ¿no?
AP: Correcto. Es un nuevo ramo de la computación, aparte de los cúbits, y es un paradigma distinto, porque no se hace la programación de la misma manera en que se hace la programación de los bits. Y sirve para problemas distintos también. Entonces, no todos los problemas podrán resolverse con computación cuántica. Hay muchas cosas que van a seguir funcionando como funcionan hoy. Y la fuerza está en la unión, o sea, la unión de los bits y de los cúbits, trayendo la computación cuántica junto a la inteligencia artificial, es la revolución que estamos viviendo hoy. Y la computación cuántica también va a ayudar en esas clases de problemas. Son problemas de bancos, de optimización, problemas de simulación de la naturaleza, cosas del clima. Hay todo un trabajo para mapear los problemas que sirven o que funcionan con los algoritmos que se están desarrollando para la computación cuántica.
IC: Algo que me parece curioso es que las computadoras cuánticas son grandes, es decir, me recuerda la época del mainframe. Vamos a llegar a través de una centralización de la computación.
AP: Pues las computadoras cuánticas son grandes, funcionan en un ambiente de 15 milikelvin, o sea, es más frío que el espacio sideral, así que no hay infraestructura donde se pueda poner una computadora cuántica fácilmente. Entonces, creo que lo que se va a ver es que uno va a trabajar como trabaja ya hoy, con su computadora, su laptop, y llama a la computadora cuántica cuando haga sentido llamarla. Y, de hecho, el propio sistema se va a encargar de seleccionar si esta parte del programa va a ser llamada con IA para hacerlo con supercomputación tradicional o con, llamamos a eso, quantum centric supercomputing.
IC: ¿Cuál es la eficiencia energética de estos centros? Lo digo porque los centros de IA ya están resucitando la energía atómica. ¿Qué tan eficientes son estos centros?
AP: Es difícil comparar porque hoy estamos empezando. Claro, hay una demanda por crear ese ambiente de casi cero grados que consume bastante energía. Pero yo creo que la manera de pensar sobre esos problemas exponenciales de los que hablaba, es que llevan a que la computación clásica demande energías como esa de energía nuclear para un data center. La computación cuántica crece, no exponencialmente, crece linealmente, o sea, no va a utilizar tanta energía porque el crecimiento, la tasa de crecimiento, no es tan grande.
IC: Una última pregunta: ¿Watson ya está trabajando en alguno de sus componentes sobre computación cuántica?
AP: El producto Watson de IBM trabaja totalmente sobre computación clásica por ahora.
IC: ¿Y no sabe si hay integración en el roadmap o algo así todavía?
AP: No, no, no hay. Es un programa distinto de la computación cuántica porque la naturaleza es bastante distinta. Es decir, no es que no haya interacción entre la computación tradicional y la cuántica. Sí hay, en los dos sentidos. O sea, hoy usamos a Watson para ayudar a generar código cuántico. Entonces, hay un producto de IBM que se llama Watson X AI y sirve para, entre otras cosas, para ayudar a generar código en varios lenguajes. Pues uno de esos es Qiskit, que es el código, es el lenguaje en el que se programa el ambiente de desarrollo de la computación cuántica. Y Watson te ayuda con IA a hacer eso. El otro sentido es que también en computación cuántica se está investigando cómo hay algoritmos de machine learning, por ejemplo, que funcionan mejor o de forma distinta con computación cuántica que los equivalentes en computación clásica.
IC: Una última pregunta: ¿Qué empresas están usando ahora computación cuántica en sus procesos?
AP: Tenemos una lista de unas 250 empresas que son parte del IBM Quantum Network globalmente. Entre esas, hay una en Latinoamérica, es Bradesco, un banco de Brasil.
