Computadoras cuánticas: qué son y por qué su mercado está a punto de despegar

En 2019 IBM presentó la primera computadora cuántica comercial de la historia: la Q System One, un prototipo utilizable (aunque solo a nivel experimental) almacenado en el sótano de un centro de investigación cercano a Nueva York. Ese mismo año, Google anunció que había logrado la «supremacía cuántica»: el momento en el que una computadora basada en qubits, en este caso la Sycamore de la compañía de Mountain View, consigue realizar una tarea que habría sido irresoluble para las computadoras convencionales.

En aquel momento, parecía que la llegada de las computadoras cuánticas (que prometen revolucionar numerosos campos científicos y comerciales) estaba a la vuelta de la esquina. Sin embargo, han pasado cinco años desde entonces y, a pesar de los avances, todavía no hay señales de que las computadoras basadas en la física cuántica realmente se utilicen en el mundo más allá de los experimentos. Sin embargo, según los analistas, hay varios indicios que sugieren que la situación podría cambiar pronto.

Computadoras tradicionales y cuánticas: las diferencias

Demos un paso atrás. A diferencia de las computadoras tradicionales, basadas en bits (que pueden encenderse o apagarse), las computadoras cuánticas se basan en qubits (bits cuánticos). Los qubits logran superar las limitaciones de las computadoras tradicionales gracias a dos fenómenos clave de la física cuántica: el entrelazamiento y la superposición.

Empecemos por el entrelazamiento, fenómeno por el cual si se cambia el estado de un qubit se produce un cambio inmediato también en el qubit conectado a él, independientemente de la distancia que los separe. Por consiguiente, midiendo uno de los dos qubits es posible determinar el estado del otro. Las razones de este fenómeno aún no están del todo claras (Albert Einstein lo calificó como una “acción a distancia fantasmal”), pero gracias a esta conexión las computadoras cuánticas pueden expresar una potencia de cálculo sin precedentes.

La superposición, por su parte, permite a los qubits (a diferencia de los bits clásicos, que están ligados a estados de encendido o apagado) asumir ambos estados simultáneamente. Esto permite a las computadoras cuánticas procesar una enorme cantidad de posibilidades al mismo tiempo: el resultado solo emerge al final del procesamiento, cuando los qubits se miden y colapsan en un estado binario definido.

Además de las computadoras, existen otras tecnologías basadas en la física cuántica. Los sensores cuánticos aprovechan (según se afirma en un informe de la consultora G.P. Bullhound) «la extrema sensibilidad de los estados cuánticos para detectar con una precisión sin precedentes variaciones de campos magnéticos, temperatura, presión, gravedad, etcétera, que de otro modo serían imperceptibles». Los sensores cuánticos podrían utilizarse en navegación, astronomía, geología e incluso en medicina.

Otro avance fundamental es el de la comunicación cuántica, que, según el informe, «explotando las propiedades del entrelazamiento, permite nuevas formas de comunicación y transferencia de información extremadamente seguras». Más allá del ámbito militar y de las transacciones financieras, las comunicaciones cuánticas también deberían proteger contra la futura capacidad de las computadoras cuánticas de romper el cifrado que existe actualmente.

Aunque las computadoras cuánticas probablemente nunca sustituirán a las tradicionales, que siguen siendo las más adecuadas para el uso cotidiano, hay varios campos específicos en los que su potencial podría explotarse al máximo: desde la simulación molecular (con derivaciones en los ámbitos médico y científico) y la optimización de problemas en los campos de la logística, las finanzas y la energía, hasta la criptografía antes mencionada y la inteligencia artificial (que puede aprovechar la velocidad de estos sistemas informáticos).

Pero, ¿cuándo llegarán las computadoras cuánticas?

Teniendo en cuenta lo decepcionantes que han sido algunas de las tecnologías en las que en los últimos años se han depositado enormes esperanzas (desde el blockchain hasta la realidad virtual y más allá), es normal mostrarse escéptico ante el avance de una tecnología potencialmente revolucionaria, pero que parece estar perennemente lejos.

Sin embargo, según el informe de G.P. Bullhound hay numerosos indicios de que el momento decisivo puede estar cerca. De hecho, tanto Atom Computing como IBM presentaron computadoras cuánticas experimentales con más de 1,000 qubits en 2023, un claro salto hacia delante respecto a los 433 qubits que representaban el máximo alcanzado hasta 2022 (todavía en 2016 no habían pasado de 5 qubits). Para 2025, los analistas predicen que las computadoras cuánticas podrían empezar a generar valor.

Llegados a este punto conviene hacer una advertencia: las estimaciones de las consultoras siempre deben tomarse con cautela y, en el pasado, a menudo han magnificado el potencial de tecnologías que, por el contrario, han defraudado las expectativas. Dicho esto, se espera que el mercado de la tecnología cuántica, cuyo valor actual ronda los 1,000 millones de dólares, crezca hasta los 20,000 millones en 2030, con un potencial impacto en la economía mundial de 2 billones de dólares en 2035.

Un mercado que ya está creciendo

IBM, Google, Q-Ctrl, Atom Computing y PsiQuantum son algunos de los nombres de empresas y startups que más se repiten cuando se habla de tecnologías cuánticas, lo que demuestra que el mercado se está consolidando. Según G.P. Bullhound, esta es también una señal importante: el número de startups fundadas cada año en el sector ha caído de 57 en 2018 (el más alto de la historia) a solo 12 el año pasado, una cifra que podría interpretarse negativamente, pero que en cambio parece estar vinculada principalmente a la escasez de expertos disponibles en el mercado laboral. En definitiva, hay más demanda que oferta de talento en el mundo de las tecnologías cuánticas. Señales similares proceden también de las inversiones en el sector, que se dispararon en 2021-2022 (durante la euforia financiera del periodo covid), cuando alcanzaron los 2,300 millones de dólares en cada uno de ambos años. En comparación, 2023 fue un año bastante decepcionante, ya que las inversiones se detuvieron en 1,700 millones de dólares.

De hecho, las startups del sector cuántico vieron aumentar su tajada global de inversión del 0.51% en 2022 al 0.6% el año pasado. En pocas palabras, el dinero ha disminuido en general, pero el sector de la tecnología cuántica está ganando una cuota creciente (aunque todavía muy pequeña).

Avances tecnológicos, financiamiento masivo (incluso procedente del erario público), aplicaciones cada vez más claras y consolidación de los actores del sector: estos son los cuatro elementos que, según el informe, demuestran que las tecnologías cuánticas están a punto de iniciar la tan esperada revolución tecnológica y científica.

Mientras el revuelo en torno a la inteligencia artificial alcanza su punto álgido (y quizá se prepara para enfriarse), analistas e inversionistas de todo el mundo ya están a la caza de la «próxima gran revolución».

(wired.com)

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