Eric Rosas - La onda plana

Computadoras cuánticas, ¿transición prohibida? – Eric Rosas

Cuando en el siglo pasado surgieron las computadoras, los primeros modelos experimentales estuvieron construidos con kilómetros de cables y miles de válvulas termoiónicas – luego conocidas comúnmente como bulbos –, que sumaban varios kilogramos de peso y ocupaban metros cúbicos en habitaciones enteras. Por estas circunstancias sus aplicaciones iniciales fueron militares y de investigación científica. Debieron transcurrir varias décadas para que, con la llegada de los circuitos electrónicos impresos en materiales semiconductores, las primeras computadoras comerciales pudieran reducirse en peso y tamaño, y aumentar en capacidad de cálculo. También fue necesario desarrollar una progralógica más amigable que hiciera posible la adopción de las computadoras personales por el público en general y permitiera su arribo hasta el escritorio, en oficinas y hogares.

Con las computadoras cuánticas está sucediendo algo parecido. Actualmente algunas grandes compañías como International Business Machines (IBM), Microsoft y Google, cuentan con prototipos de computadoras cuánticas operando, pero aún con diseños demasiado voluminosos y con una limitada estabilidad de funcionamiento. Algo similar pasa con los aproximadamente 87 desarrollos en curso en todo el mundo. Y es que, a diferencia de lo sucedido con sus antecesoras, que en etapas de desarrollo muy tempranas encontraron un estándar de cómputo en las obleas de silicio; las computadoras cuánticas hasta ahora construidas y en estudio, exploran una amplia gama de posibilidades, que van de iones de algunas tierras raras como el yterbio, atrapados en trampas magneto-ópticas; pasando por electrones congelados en condensados de Bose-Einstein; hasta la manipulación de fotones mediante luz láser, en su veloz paso a través de las guías de onda impresas en los modernos circuitos fotónicos integrados.

Y es que conviene recordar que en el mundo cuántico, que atiende a la estructura, funcionamiento y propiedades de la parte microscópica de nuestro universo, las partículas – como los fotones, electrones, núcleos, átomos, iones, moléculas – enfrentan restricciones energéticas que les obligan a realizar transiciones a manera de saltos bien determinados, no continuos ni suaves. Que son precisamente estas interacciones cuánticas permitidas las que se utilizan para almacenar y transmitir la información y que, con sus infinitas combinaciones y propiedades probabilísticas, posibilitan a la computación cuántica para llevar a cabo tareas muy complejas y, a veces, imposibles de lograr por las computadoras actuales. Por ejemplo, simular los billones de posibilidades de evolución en las reacciones químicas, en la replicación de segmentos de ADN o ARN para el diseño de vacunas, en la revisión de las crecientes bases de datos, de las rutas de tránsito, fenómenos meteorológicos, comportamientos de mercados financieros, etc. Actividades en las que algunas empresas consultoras, como la estadounidense Boston Consulting Group, especulan que las computadoras cuánticas podrían generar ahorros para sus usuarios que rondarían entre los 450 y los 850 mil millones de dólares para el 2050.

Sin embargo, las ventajas del mundo cuántico son al mismo tiempo sus debilidades, pues estas estructuras energéticas perfectamente definidas, requieren condiciones extremadamente refinadas para su visualización y uso. De ahí que, por ejemplo, controlar una transición energética entre dos estados cuánticos demande la ausencia de ruido termodinámico que sólo pueden lograrse encapsulando a las entidades microscópicas en receptáculos que operan a temperaturas criogénicas.

También la alineación entre los distintos componentes en algunas de las máquinas experimentales se vuelve crítica y su traslado a diseños comerciales que mantengan su robustez en condiciones distintas a las del laboratorio, resulta un verdadero reto de ingeniería y manufactura. Pero, quizá el mayor obstáculo que deberán salvar las computadoras cuánticas para dar el salto de los laboratorios a los escritorios de las oficinas y casas, es el mantenimiento estable de la sincronización que requieren los infinitesimales tiempos de vida de dichos estados cuánticos.

Lo anterior, dicho sin aberraciones.

Eric Rosas

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