Si le damos un vistazo a los titulares de la prensa tecnológica, podemos pensar que la computación cuántica está a la vuelta de la esquina y que los algoritmos de encriptación de clave pública son ya obsoletos. Eso no es del todo cierto, o no lo es todavía.
Es cierto que la computación cuántica ha avanzado mucho en los últimos años, y que las especulaciones sobre las aplicaciones de la tecnología se suceden con rapidez, incluida la posibilidad de que pueda ayudar en futuras respuestas a pandemias. Sin embargo, cuando se trata de la principal forma en que la computación cuántica impactará en la mayoría de nuestras vidas -la ciberseguridad-, la verdadera funcionalidad cuántica todavía está a unos años de distancia. De los mayores ciberataques de 2019, después de todo, exactamente cero se basaron en métodos cuánticos.
En este artículo, intentaremos despojarnos de la exageración y examinar las capacidades reales de la computación cuántica.
¿Qué es la computación cuántica?
En primer lugar, para entender el impacto potencial de la computación cuántica, es fundamental comprender qué es. La idea básica que sustenta todos los modelos de computación cuántica es que las partículas individuales, como los electrones y los fotones, pueden estar en múltiples estados a la vez.
Los ordenadores "clásicos" -es decir, todos los ordenadores del mundo actual- son máquinas binarias que almacenan la información como una serie de 1 y 0, y están intrínsecamente limitados por este hecho. Los ordenadores cuánticos son potencialmente más potentes que los clásicos, porque incluso un ordenador cuántico de 5 bits puede estar en 2^5 "estados" diferentes a la vez. Esta nueva realidad informática se expresa con el término "qubit", que significa "bit cuántico", y es la unidad básica de información en un ordenador cuántico.
Esto hace que los ordenadores cuánticos sean extremadamente buenos para resolver una clase particular de problemas conocidos como problemas de "optimización". Este tipo de problemas implica utilizar un ordenador para tratar de encontrar la mejor solución posible entre un gran número de opciones.
El ejemplo canónico se conoce como problema de "inspección de rutas" y consiste en elaborar un camino a través de un gráfico complejo que visite todos los puntos. Este problema, o sus variantes, puede transformarse en muchos problemas comunes a los que nos enfrentamos hoy en día. Como los ordenadores cuánticos son capaces de modelar diferentes soluciones posibles a la vez, pueden resolver problemas como éste mucho más rápido que un ordenador clásico.
Uno de estos problemas, por ejemplo, es la simulación de posibles composiciones químicas de diferentes compuestos debido a estructuras complejas que implican varias combinaciones de repulsión y atracción de electrones. Empresas como Biogen, en colaboración con los laboratorios Accenture y 1QBit, intentan aplicar modelos cuánticos a problemas como éste.
¿Cómo afectará la computación cuántica al cifrado?
El mayor impacto de la computación cuántica para la mayoría de la gente, sin embargo, es que el cifrado que utilizamos para asegurar nuestros datos en línea se basa precisamente en un problema de optimización. Sin entrar en todos los detalles matemáticos, muchos de los protocolos de encriptación más utilizados (como el RSA) se basan en la incapacidad de los ordenadores clásicos para factorizar números rápidamente.
Un ordenador cuántico puede factorizar grandes números exponencialmente más rápido que una máquina clásica y, por tanto, podría romper estos protocolos de encriptación en cantidades prácticas de tiempo. Por tanto, si se pudiera construir un ordenador cuántico lo suficientemente potente, esto significaría que necesitaríamos un nuevo estándar para el cifrado del correo electrónico, por ejemplo.
Como dice Lila Kee, de GlobalSign, en su artículo para Forbes
"La computación cuántica está todavía en su fase inicial. Cuando por fin sea viable, la computación cuántica va a causar trastornos masivos en nuestras soluciones de seguridad modernas". Pero el segmento clave de esa frase es 'cuando finalmente sea viable'".
¿Qué potencia tendría que tener un ordenador cuántico para conseguirlo? Las estimaciones varían, pero la mayoría de los investigadores sitúan este punto en torno a los 50 qubits. Este punto -en el que un ordenador puede superar a un ordenador clásico- se conoce como "supremacía cuántica".
¿Dónde estamos ahora?
Entonces, ¿cuánto nos falta para llegar a la supremacía cuántica? Depende de a quién se le pregunte. A finales de 2019, Google anunció que había logrado este objetivo en un artículo de investigación en Nature. La compañía informó de que su procesador Sycamore de 54 qubits era capaz de realizar en 200 segundos un cálculo que habría llevado al superordenador más potente del mundo 10.000 años.
Sin embargo, varios analistas han puesto en duda esta afirmación. En una entrada de blog publicada justo después del artículo de investigación, IBM afirmó que el cálculo realizado por el ordenador cuántico de Google sólo llevaría 2,5 días en un ordenador clásico, dada la cantidad de espacio en disco de que disponen actualmente los superordenadores.
Además, aunque Google haya construido un ordenador cuántico que haya alcanzado la supremacía, no va a ver un uso generalizado a corto plazo. Por el momento, los ordenadores cuánticos son extremadamente difíciles de utilizar para cualquiera que no sea un investigador que realice cálculos muy específicos. También son extremadamente caros: la empresa canadiense de ordenadores cuánticos D-Wave Systems Inc. tiene un ordenador cuántico de 2.000 qubits en el mercado por 15 millones de dólares.
¿Cambiará la informática cuántica el mundo?
Por el momento, las dificultades de uso de los ordenadores cuánticos, y la limitada potencia que ofrecen la mayoría de los modelos, hacen que su uso se restrinja a aplicaciones muy limitadas. Esto no significa que la computación cuántica no vaya a ser nunca una realidad, sino que aún faltan años para que lo sea.
Sin embargo, si la computación cuántica puede aprovecharse, tendrá un impacto enorme. La capacidad de realizar tareas de computación actualmente imposibles puede permitirnos, por ejemplo, desarrollar IAs verdaderamente inteligentes o analizar la estructura de nuestro mundo con un detalle exponencialmente mayor. Estas capacidades, a su vez, probablemente causarán un cambio social, tecnológico y económico masivo. Algunos analistas han llegado a especular que la computación cuántica representa un cambio en nuestras vidas de la magnitud de la revolución industrial.
Entonces, ¿cambiará la informática cuántica el mundo? Sí. Probablemente. ¿Cuándo ocurrirá? Esa respuesta está aún por determinar.
Nota: Este artículo del blog ha sido escrito por un colaborador invitado con el fin de ofrecer una mayor variedad de contenidos a nuestros lectores. Las opiniones expresadas en este artículo de autor invitado son únicamente las del colaborador y no reflejan necesariamente las de GlobalSign.
