(GLOBAL).-Según un estudio de International Data Corporation (IDC), la computación cuántica crecerá más de un 50% hasta 2027 y alcanzará los 8.600 millones de dólares en todo el mundo dentro de seis años. Industrias como la financiera, logística, transporte, biomedicina, y retail son solo algunas de las más avanzadas en la aplicación de esta tecnología.
Ahora bien, ¿Qué es la tecnología cuántica?
Estas tecnologías se caracterizan por “aprovecharse” de fenómenos o propiedades del mundo microscópico que entendemos y somos capaces de reproducir gracias a la teoría física conocida como Mecánica Cuántica. Esta teoría, nacida entre 1900 y 1930, nos ha mostrado que, en el mundo subatómico, allí donde encontramos partículas como electrones o fotones, ocurren cosas anti-intuitivas, casi mágicas. Por ejemplo, una partícula puede estar en varias posiciones al mismo tiempo –superposición cuántica– o dos partículas tan separadas como se desee pueden estar correlacionadas de manera que, si interaccionamos con una, la otra también cambia instantáneamente –entrelazamiento cuántico-.
Todos estos fenómenos subatómicos pueden ser utilizados para construir tecnología altamente disruptiva, y es posible identificar al menos siete tecnologías cuánticas emergentes que prometen un gran impacto en la sociedad: la computación cuántica, la simulación cuántica, la criptografía cuántica, la óptica cuántica, la metrología cuántica, los relojes atómicos y los sensores cuánticos. Una nueva publicación del BID destaca la oportunidad transversal e interdisciplinar para la transformación digital y el impacto social que se presenta con estas tecnologías.
Actualmente y de la mano de la vorágine digital que implicó la pandemia, temas como el machine learning, la inteligencia artificial y el IoT se instalaron en la agenda, sobre todo en relación con las potenciales aplicaciones que tiene la informática cuántica para el mundo comercial, y cuál debería ser la inversión inicial que debería hacer una empresa para incorporar esta herramienta de manera práctica.
El mainstream de la industria dedicada al desarrollo de software cuántico solicita, en promedio, US$ 100.000 anuales para construir soluciones cuánticas a la medida para empresas.
Ahora bien, según Quanvia, la empresa spin-off de la Universidad del País Vasco que tiene como objetivo desarrollar soluciones de computación cuántica aplicables al mercado actual, brinda 5 ejemplos de beneficios del uso de la informática cuántica a nivel empresarial:
-Mejora de las predicciones actualmente ejecutadas por modelos de machine learning. A través de la utilización del quantum machine learning se pueden mejorar los resultados de modelos clásicos en distintas áreas, tales como: evaluación de crédito financiero, análisis de fraude, propensión de compra en retail, forecasting, y otros casos en donde el objetivo es predecir un escenario binario (dos clases) o en algunos casos “multiclase”.
-Resolución de desafíos complejos que las computadoras clásicas no pueden ejecutar. Esta tecnología permite enfrentar desafíos combinatorios muy complejos para computadoras clásicas, como por ejemplo el “problema de la mochila” que se relaciona a la dificultad de definir cuántos elementos deben entrar en un determinado espacio.
-Optimización de portafolios financieros. Manejar distintos assets financieros y sus posibles comportamientos puede ser algo extremadamente complejo para computadoras clásicas. Hoy existen soluciones altamente probadas y ventajosas para poder hacer estos análisis paralelizando muchos escenarios y luego encontrando el más adecuado en segundos desde las máquinas cuánticas. “Hoy algunos bancos, entidades financieras y fintechs, están utilizando esta tecnología para mejorar procesos financieros relacionados especialmente a las carteras de inversión y a la optimización de estas operaciones. Esto derivaría en una optimización de riesgo en miles, o incluso millones, de portafolios financieros alrededor del mundo”, agregan desde Quanvia.
-Transporte y logística de distribución inteligente. En el caso del transporte y distribución también se hace presente la dificultad combinatoria mediante la cual hay que decidir cuál es la ruta más eficiente en base a múltiples variables y restricciones, como pueden ser el tiempo, combustible y distancia. En este sector también hay ventajas comprobadas, especialmente mediante tecnología denominada quantum annealing, en la que el problema a resolver sea encontrar la mejor solución global posible utilizando el estado de energía más bajo del sistema.
-Revolución en tecnología médica y gestión de salud. En el mundo de la exploración de nuevos fármacos y biomedicina está presente el beneficio, por ejemplo, de la simulación de moléculas utilizando computadoras cuánticas.
Mediante el uso de un algoritmo determinado, se podrían predecir los efectos de distintos enfoques terapéuticos. La nueva era cuántica podría mejorar en los próximos años el avance del diseño de medicamentos, hasta el punto de proporcionar medicamentos personalizados para grupos de pacientes específicos.
Según IABD, por un lado, la computación cuántica se presenta como una gran amenaza para la ciberseguridad actual, pues los computadores cuánticos serán capaces de romper toda la criptografía que protege las comunicaciones en Internet o en telefonía, afectando también a tecnologías como blockchain, internet de las cosas y las redes 5G. Expertos estiman que tomará unos 10 años desarrollar computadores cuánticos con ese nivel de robustez pero, una vez se consiga, ninguna comunicación estará a salvo de ser espiada. Agencias de estándares y seguridad estadounidenses como NIST y NSA desaconsejan desde hace más de tres años el uso de los algoritmos y protocolos de criptografía actuales y señalan a la criptografía cuántica como una opción alternativa totalmente segura, aunque requerirá de cambios importantes en hardware e infraestructura para poder ser implementada a gran escala.
Por otro lado, la computación y la simulación cuántica tienen potencial para acelerar el desarrollo de la inteligencia artificial o la robótica, mediante la introducción de algoritmos cuánticos para la resolución de problemas que son muy difíciles de tratar con los algoritmos clásicos y las técnicas actuales. Algunas aplicaciones consisten en alcanzar estadios más avanzados en cuanto a mapeo de expresiones del lenguaje, teoría de juegos, clasificación de imágenes o procesamiento de lenguajes naturales, entre otros.
En cuanto al impacto en diferentes industrias y sectores, ya se están explorando y desarrollando aplicaciones en medicina, genética, energía, finanzas, transporte, meteorología y cambio climático. En medicina, por ejemplo, avances en óptica cuántica ya permiten a un instituto japonés detectar tumores en menos de media hora con técnicas que no son perjudiciales para el cuerpo, mediante el análisis de la emisión y recepción de ondas electromagnéticas.
En farmacología y genética, hoy en día se necesitan años de experimentación y pruebas en laboratorios para poder encontrar medicinas útiles. Con la computación y la simulación cuántica, se espera poder fabricar medicamentos a medida gracias a la capacidad que estos ofrecerán para poder simular la interacción entre sustancias químicas y órganos u organismos a nivel molecular, tarea imposible de abordar con las computadoras actuales. El sector privado ya está realizando movimientos en este campo, y un ejemplo de ello es la alianza formada por 1Qbit (empresa pionera en computación cuántica), Accenture y Biogen para diseñar una aplicación cuántica de comparación molecular con el objetivo de acelerar el desarrollo de medicinas para problemas neurológicos complejos como esclerosis múltiple, Alzheimer, Parkinson o la enfermedad de Lou Gehrig.
En energía y agricultura sostenible encontramos también una aplicación muy prometedora. Actualmente, se emplea entre 1% y 2% de la energía mundial en la fabricación de amoníaco, utilizado ampliamente para el desarrollo de fertilizantes. Esto se debe a que en el proceso es necesario disociar moléculas de nitrógeno, lo que hoy en día solo se puede hacer a altas presiones y temperaturas. Ya se conoce, sin embargo, una enzima derivada del nitrógeno que permitiría fabricar amoníaco con un costo energético residual, reduciendo enormemente el costo energético y por consiguiente el precio de los alimentos. Para poder ser utilizada, es necesario conocer ciertos procesos químicos con más precisión, y computadores cuánticos robustos serían ideales para ello.
La posibilidad de simular crisis financieras, mejorar las predicciones meteorológicas o llegar a poder predecir catástrofes naturales son otras de las muchas aplicaciones que esta nueva era tecnológica promete traer.
LATAM: Ciencia, tecnología e innovación, cruciales para la región
Proyecciones para la región
El desarrollo de las tecnologías cuánticas no es ajeno en la región, que se encuentra en plena expansión. Hay avances constantes en todo lo relacionado con este nuevo paradigma computacional y cada vez más empresas apuestan a su aplicación para lograr un mayor rendimiento en sus proyectos.
Hasta hace poco tiempo esto no era posible, dado que el acceso a un computador cuántico en dependencias propias era económicamente prohibitivo, se trata de inversiones de millones de dólares, y se requerían condiciones muy poco prácticas para su correcto funcionamiento, como, por ejemplo, el mantenerlos a temperaturas cercanas al cero absoluto, lo que equivale a aproximadamente -273 °C.
Sin embargo, el panorama se ha modificado en este último año. En la carrera por desarrollar computadores cuánticos que puedan ser utilizados por cualquier persona, empresas muy específicas han lanzado sus propias versiones exclusivas de escritorio. En líneas generales, son computadores que integran sistemas de pocos qubits, pero que son muy útiles para realizar prácticas a temperatura ambiente, tal como funciona una notebook hoy.
Estos avances se han celebrado mucho entre los especialistas dentro del mundo cuántico, dado que los computadores se encuentran diseñados para ser utilizados tanto por principiantes como por personas que cuenten con un nivel avanzado en la temática.
Dentro de este contexto, la inversión educativa en temáticas cuánticas se ha vuelto algo fundamental, ya que esta tecnología promete ser una realidad cada vez más cotidiana en el desarrollo de proyectos en distintas áreas e industrias. Por eso, es necesario que los estudiantes e investigadores cuenten con capacitaciones adecuadas y ordenadores en sintonía con los desafíos que emanan desde la computación cuántica.
De esta manera Quanvia decidió ofrecerles a instituciones educativas la posibilidad de crear sus propios laboratorios cuánticos con equipos utilizables sin mayores resguardos que los que se necesitan para computadores de escritorio.
Dentro de su propio paquete de servicios, donde proporcionan soluciones mediante el uso de la optimización, simulación o machine learning, incluyen la del desarrollo de un “quantum lab”, para que todo el cuerpo de profesores y alumnos puedan utilizar las computadoras cuánticas de forma autónoma y propietaria. Desde la empresa se encargan de enviar los equipos y capacitar a los interesados de manera remota.
