Hoy por hoy, la computación cuántica continúa siendo el Santo Grial de la computación. Después de todo, la aplicación de este modelo significa una de las revoluciones más importantes de la historia humana, superando incluso momentos como cuando Intel lanzó al mercado sus chips 4004 y 8008 para iniciar una revolución que todavía sigue hoy en día.

Sin embargo, aunque el desarrollo de este tipo de computación está siendo llevado a cabo por compañías como IBM, Google y Microsoft, es importante empezar a pensar desde ya en las aplicaciones que tendrá. Aunque los errores existen todavía en los computadores cuánticos actuales, la industria se prepara pensando en las ventajas del procesamiento cuántico, y precisamente por eso Red Hat incluyó un panel dedicado al tema en su segunda versión del Red Hat Summit 2021.   

Algunos conceptos principales

La computación cuántica es tal vez uno de los temas más confusos. Después de todo, las raíces de su aplicación están basadas en la física cuántica, una rama que apenas empieza a ser estudiada a fondo, pero de la que existen varios ejemplos famosos. Para entender un poco mejor la tecnología y sus retos, los panelistas tomaron algunos minutos para explicar algunos conceptos básicos.

Para empezar, así como en la computación clásica (es decir, la que usamos actualmente) la unidad más pequeña es un bit, la unidad más pequeña en la computación cuántica se llama un cúbit. En inglés se conocen como qubit, una abreviación de quantum bit. La diferencia entre uno y otro radica en los conceptos de la física cuántica.

Pese a lo altamente sofisticado de la computación actual, hay problemas científicos y de negocios de los que no hemos ni siquiera tocado la superficie. Imagen: Red Hat

“Un cúbit puede existir en múltiples estados, y eso es lo que permite que una pieza de hardware cuántico tenga más estados que solo 0 y 1”, explica E.G. Nadhan, jefe de arquitectura, estratega y embajador cuántico de IBM en Red Hat. Un bit puede ser 1 o 0, pero un cúbit puede ser 1, 0, o ambos al mismo tiempo. Esta capacidad de tener múltiples estados es lo que hace que la computación cuántica tenga un potencial gigantesco.

Según Nadhan, hemos llegado a una saturación de procesamiento en el modelo de computación clásico. Incluso con la Ley de Moore todavía en pleno auge y con los números de transistores llegando a los miles de millones, cada día se necesita de más poder computacional. Esto principalmente para agilizar demandas de industrias como los servicios financieros, la química y la salud.

El sueño de la supremacía cuántica

En el futuro, los expertos esperan que la Ley de Moore –atada específicamente al número de transistores– sea reemplazada por el concepto del ‘volumen cuántico’. Mientras que en el modelo de computación clásico la capacidad de procesamiento puede medirse de acuerdo al número de transistores, en la computación cuántica el número de cúbits en un sistema no refleja necesariamente su poder de procesamiento.

«El volumen cuántico ha surgido como una nueva métrica específica de los sistemas cuánticos que puede, relativamente, describir el rendimiento de ese sistema y es otra forma de ver el rendimiento por separado de un simple número de cúbits», explicó Matt Mariani, gerente senior de Alianzas estratégicas en Red Hat. En los sistemas cuánticos, elementos como el ‘ruido cuántico’ o la temperatura del sistema son tan importantes como el número de cúbits. 

Imagen: Red Hat

Sin embargo, incluso con estos sistemas más complicados, la posibilidad del procesamiento de datos en sistemas cuánticos marcará un antes y un después en la historia. En un sistema de computación clásico, se necesitan tantos bits como átomos en el Planeta Tierra para representar el estado de apenas 160 cúbits. En el momento cuando la humanidad pueda controlar los cúbit, llegaremos a un momento que los expertos llaman ‘supremacía cuántica’.   

En palabras de Mariani: «La supremacía cuántica, en pocas palabras, es el concepto de que llegaremos a un punto en el que los ordenadores cuánticos serán capaces de ejecutar cargas de trabajo esencialmente más rápidamente o que tendrán una supremacía por encima de los computadores clásicos y las técnicas que tenemos hoy». 

La visión de Red Hat e IBM

Puede que la computación cuántica suene bastante a un concepto de ciencia ficción, pero aunque los retos de su realización son gigantes, lo cierto es que compañías como Red Hat y su casa matriz IBM están empezando a proponer aplicaciones. Según ellos, representados por la ingeniera senior de software Parul Singh, la computación cuántica está muy lejos todavía de llegar a los consumidores, y la clave en el futuro cercano estará en las soluciones en la nube.

“Para democratizar la computación cuántica hemos ideado este modelo de coprocesador, basándonos en que la nube es el mejor lugar para alojar los servicios cuánticos –explicó Singh–. Red Hat ha probado este modelo cuántico híbrido con GPU Nvidia para el modo clásico, y luego pasará las operaciones complejas a la computación cuántica”.

En palabras sencillas, en el futuro cercano la computación cuántica estará disponible principalmente en centros de datos y procesamiento en la nube. Así, los proveedores en la nube pueden permitir acceso a los procesadores cuánticos dependiendo de las necesidades de cada cliente. Los computadores no reemplazarán a los computadores clásicos, sino que funcionarán en paralelo para ofrecer lo mejor de ambos mundos.

La computación cuántica es una tecnología que anda a paso lento pero seguro. Más allá de los retos científicos y técnicos, la democratización de esta tecnología será un pilar fundamental para poder llegar a nuevos horizontes.

Imagen principal: Michael Dziedzic en Unsplash