Un ordenador tradicional se basa en un modelo con más de un siglo de antigüedad en el que la información pasa por estados binarios. Al principio eran poleas y fichas de papel, que al electrificarse pasaron a ser transistores, activos o no, y al digitalizarse, ceros o unos que los alteraban. A más número de ellos, más velocidad computacional —en chips de consumo, había 2.300 por procesador en 1971 y 2.600 millones en 2011—, pero mantienen el problema fundamental de los bits: son binarios y solo pueden procesar los comandos de uno en uno.
El desarrollo de la computación cuántica se fundamenta en el qubit, una unidad que puede ser tanto uno como cero simultáneamente y que se puede superimponer al resto de qubits en un sistema. Esto, según el director de nanotecnología de IBM, Winfried Wilcke, significa que “en 250 qubits se podrían almacenar más bits de información que átomos hay en el universo”. Hoy, Google dice que su chip Bristlecone contiene 72. Uno de sus rivales, Rigetti, lanzará al mercado uno con 128. D-Wave ya comercializa un ordenador cuántico.
Sin embargo, los de D-Wave son unos microprocesadores que requieren unas condiciones muy especiales para su funcionamiento. No pueden tener influencia electromagnética de la propia tierra, así que necesitan capas de aislamiento para minimizar su efecto. Operan dentro de un vacío, fuera de la presión atmosférica. Para mantener las condiciones cuánticas, llamadas coherencia, operan a 0,015 grados centígrados por encima del cero absoluto. Y todo para alcanzar nanosegundos de funcionamiento, cuanto más largo sea el tiempo de operación, menos fiables son los resultados. Esta duración se ha ido prolongando con los avances en el campo.
Aun así, son nanosegundos que pueden resolver, gracias a la simultaneidad, problemas muy complejos. Los sistemas cuánticos tienden a organizarse de modo que se estructuren en la forma en la que se consuma menos energía y el sector está aprovechando este potencial para dar con las primeras aplicaciones prácticas. Un buen ejemplo es la alianza entre el Grupo Volkswagen con D-Wave en 2017.
Inversiones de fabricantes
“Cuando comenzamos [la alianza], los problemas que resolvían eran académicos”, afirma en Automotive News Martin Hofmann, el director de informática del consorcio alemán. “Descifrar números primos y demás. Queríamos saber cuáles eran las oportunidades reales”. Así que ambas empresas, usando los datos de 10.000 taxis de Pekín, buscaron optimizar la ruta de 418, los que iban y venían al aeropuerto. Su resultado fue un éxito: al mandarlos simultáneamente por tres rutas diferentes evitaron que se produjeran retenciones.
“Diseñar un bloque motor para minimizar el peso, o determinar la mejor manera de configurar una red neural son problemas que se pueden configurar para que los procese un chip cuántico”, afirma Florian Neukart, científico principal del Grupo VW América.
Daimler se ha unido a IBM y Google para usar este tipo de poder computacional para diseñar nuevas combinaciones de células de baterías en busca de la siguiente generación, más eficiente, compacta, duradera y, sobre todo, asequible. La producción de baterías es costosa, entre otros motivos, porque requiere que se construya un prototipo para su prueba, dado que no hay un modelo de simulación.
El año pasado, Ford firmó un acuerdo por 100.000 dólares con NASA para usar sus ordenadores durante un año y poder diseñar rutas de reparto más eficientes en su cadena de suministro. Bosch recientemente adquirió una participación en Zapata, un laboratorio cuántico que salió de la Universidad de Harvard.
Mientras los avances en tecnología cuántica están focalizados en EEUU, Europa no quiere quedar rezagada en la carrera, y en 2018 creó el Quantum Flagship (Buque de insignia cuántico), una iniciativa de I+D con un horizonte temporal de una década y un presupuesto de 1.000 millones de euros para fomentar proyectos en el incipiente campo. De momento, el laboratorio de Forschungszentrum Jülich, en Alemania, se ha propuesto desarrollar un chip de 100 qubits en tres años.
“El progreso en este campo está ocurriendo mucho más rápido de lo que jamás habríamos esperado”, afirmó Andreas Hintennach, el director de I+D de Baterías de Daimler. “Las universidades reciben financiación y está llegando una nueva generación de estudiantes jóvenes. Cada vez hay más intercambio científico y más investigación publicada. No se puede pedir nada mejor”.
