Salto cuantico de los materiales

La próxima generación de supercomputadores parece estar en un punto de inflexión: velocidad prometedora y poder de procesamiento que podría redefinir el negocio y desencadenar una nueva revolución industrial.

Imagine una computadora tan poderosa que podría funcionar a un millón de veces la velocidad de las computadoras actuales, permitiendo a los científicos modelar interacciones moleculares complejas a nivel atómico. Una computadora tan poderosa que podría modelar las más de 20,000 proteínas en el genoma humano y simular cómo las drogas hipotéticas podrían curar todo, desde el cáncer hasta el persistente resfriado común. Estas son solo algunas de las promesas de la computación cuántica.

A pesar de las innovaciones notables en la informática en las últimas décadas, las computadoras de hoy en día todavía se basan en el cálculo binario - 1 y 0 - incluso si son órdenes de magnitud más pequeñas que las máquinas del tamaño de la habitación del siglo anterior. Ahora, la próxima generación de informática, la computación cuántica, podría convertirse pronto en realidad, manteniendo la promesa no solo de grandes aumentos de velocidad y potencia, sino también una redefinición de cómo las computadoras resuelven los problemas.

La computación cuántica está pasando de la fase de teoría a la de prueba, según un reciente informe de Morgan Stanley, citando los esfuerzos en curso entre varias compañías privadas y gigantes tecnológicos, universidades y laboratorios de investigación gubernamentales. Si estos desarrollos producen computadoras cuánticas funcionales, el mercado de computación de alta gama podría duplicarse en los próximos 10 años a $ 10 mil millones.

Además, de la misma manera que las máquinas de vapor y los microprocesadores alguna vez redefinieron industrias enteras, la computación cuántica podría anunciar el advenimiento de empresas y sectores aún inimaginables, al tiempo que abriría nuevas vías para los sectores actuales, como desarrollo químico y farmacéutico, exploración de petróleo y gas , gestión financiera e incluso fusión nuclear e inteligencia artificial.

 Informática, redefinida

En un momento en que la mayoría de las personas lleva el equivalente de miniorcomputadoras en sus bolsillos, puede parecer difícil de creer que el mundo necesite un poder de cómputo más fuerte. Sin embargo, la computadora clásica enfrenta límites en la forma en que resuelve problemas que van más allá de la velocidad y el poder. Los datos, problemas y soluciones se representan, procesan y almacenan en bytes que están en uno de dos estados: 0 o 1.

Ingrese la computación cuántica, donde la información se puede representar como bits cuánticos, o qubits, que pueden ser 0, 1 o algo intermedio, lo que permite cálculos mucho más complejos.

"El qubit no solo tiene muchos tonos de gris entre 0 y 1, incluso puede ser 1 y 0 al mismo tiempo", dice Francois Meunier, jefe de equipos de telecomunicaciones e investigación de semiconductores de Morgan Stanley. Otra forma de verlo: en el mundo de la informática clásica, cada bit de datos es verdadero o falso; en el mundo de la computación cuántica, los qubits cubren un rango de posibilidades estadísticas entre, e incluyendo, los dos.

Las computadoras cuánticas explotan esta riqueza de representación en datos para ejecutar simulaciones complejas con un rango de posibilidades mucho más amplio a velocidades que serían simplemente impensables incluso para las computadoras clásicas más avanzadas. Es la diferencia entre el mero cálculo y la capacidad de ordenar y optimizar vastos flujos de datos en tiempo real esenciales para simular procesos biológicos moleculares o impulsar la inteligencia artificial.

El impacto en la industria

Las capacidades avanzadas de la computación cuántica podrían abrir la puerta a la innovación dramática en una variedad de industrias. Los fabricantes de productos químicos y las compañías farmacéuticas, por ejemplo, podrían simular la cadena de reacciones químicas necesarias para diseñar compuestos y materiales nuevos y mucho más complejos. "La promesa de las computadoras cuánticas es la simulación de moléculas mucho más grandes, que no pueden ser simuladas por una supercomputadora clásica", dice Meunier.

Otras industrias también podrían tener aplicaciones extensas. Las compañías de petróleo y gas ahora dependen en gran medida de la potencia informática para optimizar los procesos de extracción de petróleo. Las computadoras cuánticas podrían aumentar ese esfuerzo, ayudando a las empresas a controlar de forma instantánea y completa el estado de sus equipos. Las empresas de servicios financieros podrían beneficiarse de la optimización avanzada de la construcción de la cartera y la optimización de las garantías. Y la industria aeroespacial y de defensa podría usar la computación cuántica para clasificar y analizar grandes conjuntos de datos de satélites, o crear materiales ultraduraderos para aviones.

Y así como las revoluciones industriales del pasado crearon muchos de los sectores que forman el núcleo de la economía global actual, la computación cuántica podría dar lugar a nuevas empresas y sectores aún no imaginados.

Superando obstáculos

Sin embargo, quedan obstáculos importantes en el camino hacia el desarrollo de una computadora cuántica práctica. Los Qubits son frágiles y requieren un entorno físico altamente controlado (temperaturas cercanas al cero absoluto). En el pasado, la creación de dicho entorno y el control de altas tasas de error desalentaban el desarrollo, pero eso está cambiando.