Por Katie Pisa, para CNN

(CNN) — Depende de física compleja y temperaturas ultrafrías pero la computación quantum podría traer una nueva era en el poder de procesamiento que promete revolucionar todo desde la inteligencia artificial hasta las grandes finanzas.

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El campo de la computación quantum todavía está en sus primeras etapas pero se le dio un impulso considerable cuando Google anunció en septiembre que se asoció con expertos de la Universidad de California, Santa Barbara, en Estados Unidos, para desarrollar tecnología de computación quantum como parte de su equipo de Laboratorio de Inteligencia Artificial Quantum. El proyecto también ve a Google aliándose con la NASA y la Asociación de Universidades de Investigación Espacial para crear tecnología que podría convertirse en la supercomputadora más rápida del mundo.

Cómo funciona

En una computadora tradicional, los circuitos están prendidos o apagados y utilizan códigos binarios de unos y ceros para resolver problemas. Una computadora quantum utiliza bits quantum (qubits), y tiene circuitos que existen en todos los estados posibles al mismo tiempo; un uno, un cero y todo lo que está en medio. Esta capacidad de existir en varios estados aumenta mucho el poder de procesamiento de estas máquinas.

Aunque la ciencia detrás de la computación quantum parece muy técnica, reducida a los términos más sencillos es una computadora que podría operar a una gran velocidad en comparación con una computadora tradicional que utiliza un sistema binario y sería especialmente útil para resolver lo que se conoce como “problemas de optimización”; encontrar la mejor solución entre grandes cantidades de opciones posibles.

Actualmente, la computadora más rápida del mundo pertenece a China, la supercomputadora Tianhe-2, que puede realizar hasta 34,000 billones de cálculos por segundo. Los expertos dicen que una computadora quantum a final de cuentas superaría por mucho esta velocidad.

El equipo de Inteligencia Artificial Quantum de Google trabaja con científicos de la empresa canadiense D-Wave Systems, que es dueña de lo que se llamó la primera computadora quantum comercialmente viable.

Algunos expertos plantearon dudas sobre si las computadoras D-Wave son más rápidas que las máquinas regulares, pero aunque el CEO de D-Wave, Vern Brownell, concede que son las primeras etapas de esta tecnología, ve un futuro brillante. “Estamos en esa etapa de los primeros días de microprocesadores, cuando Paul Allen y Bill Gates construyeron esos”, dijo Brownell.

Una tecnología madura podría tener grandes beneficios en una variedad de campos. El mayor poder de procesamiento podría ayudar algún día a ejecutar simulaciones complejas, como modelar el cambio climático y ayudar a desarrollar nuevos medicamentos.

“No va a reemplazar la computación clásica, sino que ciertos tipos de problemas encajan con la computación quantum muy bien”, dijo Brownell.

¿Revolución financiera?

Los servicios financieros serán la primera industria en sentir los beneficios, dijo Brownell. Por ejemplo, actualmente hay una gran carga de trabajo en Wall Street que intenta optimizar portafolios y lidiar con la administración de riesgo. “A final de cuentas, la computación quantum hará eso mucho mejor”, dijo Brownell, quien fue director de tecnología de Goldman Sahcs de 1989 a 2000.

Otras áreas de las finanzas que podrían beneficiarse incluyen la fijación de precios de seguridad estructurada respaldada por activos, mapear correlaciones de mercado, presupuestar proyectos de capital y desarrollar estrategias de comercio, dijo D-Wave.

D-Wave también dijo que está interesada en expandir las capacidades en la nube de la computación quantum. Los clientes potenciales podrían incluir a cualquiera con un problema complicado de optimización que resolver; de sectores que van desde el transporte y logística hasta los servicios financieros y el cuidado de salud.

Otra área amplia de la computación quantum es el aprendizaje por máquinas. Utilizar la inteligencia artificial para entrenar algoritmos, para intentar extraer datos grandes y también para ayudar con la detección de fraudes caen bajo el dominio de la computación quantum.

Actualmente, Lockheed Martin utiliza la máquina de D-Wave para ayudar a verificar los sistemas de control de vuelo. Otro socio de D-Wave es una empresa llamada 1QBit, que construye algoritmos financieros con computación quantum y “progresa de buena forma”, dijo Brownell.

Obstáculos en el camino

Uno de los mayores retos hasta ahora para las poderosas máquinasquantum fue la interferencia ambiental. La máquina solo puede operar a una temperatura increíblemente baja; solo por arriba de cero absoluto, o -133.9 grados Celsius.

“Este chip tiene que tener exactamente la temperatura correcta, tiene que estar protegido”, dijo Brownell. “Así que una gran parte de esto es construir ese ambiente enrarecido. Una gran cantidad de investigación y miles de millones de dólares son gastados para construirlo”.

Mantener el ambiente perfecto es solo uno de los problemas que enfrenta la computación quantum.

“Realmente solo comenzamos a entender cómo podríamos hacer una máquina quantum a gran escala”, advierte el doctor Peter J. Bentley, del departamento de Ciencias Computacionales en la Universidad Colegio Londres. “Todavía queda una gran cantidad de retos”.

Bentley cree que podrían pasar muchos años antes de que veamos a la computación quantum entrar por su cuenta.

“Comparado con la velocidad a la que nos movemos desde válvulas a transistores y chips integrados de silicio, el progreso en las computadorasquantum ha sido muy lento”, escribió Bentley, en un correo electrónico. “Es un problema mucho más difícil al utilizar física compleja que no entendemos completamente. Así que podría tomar algunos miles de millones de dólares de Google y algunas décadas antes de que veamos realmente las computadoras quantum”.

Pero la confianza de Google en crear computación quantum superrápida es palpable. Brownell ve el reto como algo positivo no solo para Google, sino para todos nosotros.

“La (computación quantum) será otra herramienta para ayudar a resolver problemas muy desafiantes y difíciles”, dijo.