En este artículo os explico lo poco que he aprendido después de trabajar conjuntamente con algunos clientes sobre aspectos relacionados con la computación cuántica. Quiero dejar claro, que yo no soy ni de muy lejos un especialista en computación cuántica, ni pretendo serlo. Por eso, en lugar de intentar explicaros que es la cuántica de forma fallida, he preferido seleccionar el siguiente video divulgativo de la Universitat de Valencia que nos explican de forma muy clara cual es la esencia de la computación cuántica de una forma muy clara.
La computación cuántica nos permitirá la resolución de problemas que hasta ahora se consideraban irresolubles porque necesitábamos un tiempo infinito para resolverlos. Con la aparición de un tercer estado en lo denominados qubits, dejamos de trabajar con binarios y pasamos a trabajar con 3 estados permitiendo hacer crecer de forma exponencial la potencia de cálculo.
Este nuevo paradigma de programación "en teoría" permitirá romper las claves RSA dado que se trata de un algoritmo irrompible en un tiempo no infinito (con computares binarios). Fijaros que he puesto en teoría entre comillas porque a día de hoy no se conoce una implementación cuántica que permita la rotura del RSA.
Con la posibilidad de romper las claves RSA, en el campo de la cyberseguridad cuántica existe un gran revuelo. Es en entornos en los que es especialmente crítica esta (entornos bancarios, gestión de secretos, archivos clasificados de estado, ...) donde la protección deberá ser mayor.
Los algoritmos Post-Quantum permiten encriptar comunicaciones (con computadores binarios) a prueba de ordenadores cuánticos.
En esta línea, matemáticos de todo el mundo están trabajando en el desarrollo de algoritmos Post-Quantum que utilizando computación binaria pueda proteger comunicaciones mientras que físicos de todo el mundo trabajan para poder construir el primer ordenador cuántico (que a día de hoy aun nadie ha construido).
En esta línea, en Opentrends desarrollamos unas librerías de encriptación post cuántica a finales de 2018 que protegían las comunicaciones de una app móvil financiera con su servidor operacional. Ese caso de éxito se pudo implementar gracias a una sociedad con una de las empresas del grupo especializada en computación cuántica (Entanglement Partners) que aglutina a científicos de diferentes ámbitos relacionados con la computación cuántica. Este es un ejemplo claro de lo necesario que es el conocimiento de campo cuando se habla de estos temas tan especializados.
Para poder hablar de ordenadores cuánticos capaces de ser significativamente mejores que los ordenadores clásicos necesitamos del orden de 1000 qubits. Para trabajar con algoritmos más exigentes, hablamos del orden de millones de qubits. Un procesador binário clásico tiene del orden de entre 5.000 y 10.000 millones de transistores. Estamos a años vista de tener un ordenador cuántico capaz de ser exponencialmente relevante.
Hasta 2018, sólo podían acceder a un ordenador cuántico la gente que está trabajando en el desarrollo de uno, que son principalmente centros de I+D de todo el mundo patrocinado por grandes corporaciones o estados. En el pasado CES 2019, IBM presentó el primer ordenador cuántico comercial de la historia con una capacidad de procesado de 20 qubits.
Que a nivel de marketing les sirvió para posicionarse muy arriba, pero está aun muy lejos de ser mejores que los ordenadores más potentes que a día de hoy, el superordenador binario más grande y potente del mundo ha sido capaz de simular un procesador cuántico de 50 qubits (según James Clarke). Aunque a pesar de eso, estoy seguro que alguno vendieron, si no, mira el video de la presentación y ya me dirás si no te apetece tener uno ;)
Nunca alcanzaremos la supremacía cuántica porque a medida que se incrementa el número de estados de un sistema cuántico es más probable que se comporte como uno clásico.
Se denomina supremacía cuántica al momento en el que un ordenador cuántico mejore la capacidad de computación de un ordenador binario. Existen corrientes que apoyan que este momento va a existir y otras que dicen que nunca sucederá.
Los científicos más escépticos de la supremacía cuántica aseguran que no se conseguirá de una forma en la que afecte substancialmente a la capacidad de computación porque en algún momento se tocará techo. Sin embargo, hay científicos (como James Clarke) que afirman que en 15 años empezaremos a ver los primeros efectos de la computación cuántica.
La batalla empresarial actual es conseguir la supremacía cuántica, es decir, superar los 56 qubits (según cálculos de IBM de octubre de 2017). Lo cierto es que a día de hoy no se ha llegado a la supremacía cuántica de forma estable (Aunque podría ser una realidad durante este año según Scientific American y el reciente anuncio de Google en Financial Times ). Digo de forma estable porque Google anunció en 2018 la creación de un procesador cuántico de 72 qubits llamado Bristlecone pero después se demostró que no era estable.
La computación cuántica permitirá realizar acciones computacionales complejas que a día de hoy son impensables, imagínate mejorar la potencia de cálculo en: cruce de grandes volúmenes de datos en el Big Data, entrenamiento de inteligencia artificial en tiempo real, mejoras en el procesamiento del reconocimiento de imágenes, mejoras en los cálculos y simulaciones médicas, capacidades de renderizado 3D al máximo nivel de detalle en tiempo real, control de flotas de robots, ...
Pese que aun pueden faltar algunos años hasta que AWS o IBM nos ofrezca una especie de Quantum-As-A-Service, de momento esto es simplemente cuestión de imaginar ;)