?Habr¨¢ en 10 a?os ordenadores cu¨¢nticos personales?

La respuesta es probablemente no. Primero tenemos que definir qu¨¦ es un ordenador cu¨¢ntico. Operaciones cu¨¢nticas se pueden hacer ya, pero se trata de operaciones muy espec¨ªficas con pocas utilidades para problemas reales de la sociedad. Actualmente, en diferentes laboratorios se hacen simulaciones cu¨¢nticas, por ejemplo, para reproducir ciertas interacciones que ocurren en algunos materiales, pero se trata de operaciones que nos resultan ¨²tiles a algunos investigadores para entender conceptos muy t¨¦cnicos. Son cosas muy concretas que, por el momento, son de exclusivo inter¨¦s cient¨ªfico.

Cuando hablamos de un ordenador cu¨¢ntico nos referimos a uno tolerante a fallos, que quiere decir un ordenador que realiza operaciones en cuyo resultado podamos confiar al 100%, que es lo que se busca cuando resuelves un problema con una computadora. Se espera que el ordenador cu¨¢ntico tolerante a fallos est¨¦ disponible dentro de 10 a?os, seg¨²n los m¨¢s optimistas, o 20 a?os, seg¨²n los m¨¢s esc¨¦pticos.

Con mucha seguridad, ese tipo de ordenadores van a ser ¨²tiles en investigaci¨®n, para el sector financiero o, por ejemplo, para compa?¨ªas que necesitan hacer grandes c¨¢lculos de optimizaci¨®n pero no para un usuario medio, para personas normales.

Hay un concepto muy importante a la hora de entender lo que es un ordenador cu¨¢ntico y es que resuelven problemas que solo puede resolver esos aparatos. Por eso son chulos. Pero todav¨ªa no sabemos todos los problemas que van a poder resolver. La cuesti¨®n es que para hacerlo, hay que escribir un c¨®digo que resuelve esa ecuaci¨®n. Y no todos los problemas interesantes para la sociedad tienen ya escrito su c¨®digo cu¨¢ntico.

Por ejemplo, un problema muy famoso que s¨ª tiene soluci¨®n en un ordenador cu¨¢ntico es el de la factorizaci¨®n de un n¨²mero grande en n¨²meros primos, que es un problema enormemente importante para campos como la encriptaci¨®n de informaci¨®n. Tambi¨¦n existen c¨®digos cu¨¢nticos ya escritos para problemas de optimizaci¨®n, por ejemplo, encontrar informaci¨®n en una gran base de datos. Pero no existen c¨®digos para muchos otros. Adem¨¢s, creemos que no todo se va a hacer mejor en un ordenador cu¨¢ntico, habr¨¢ problemas que no tengan ninguna ventaja al ser resueltos en uno de estos ordenadores. Por todo eso, nadie puede decir si alg¨²n d¨ªa los ordenadores cu¨¢nticos van a ser ¨²tiles para la gente normal, como nuestros ordenadores personales actuales.

Otra cuesti¨®n es que se puedan aplicar a cuestiones importantes para la sociedad. Eso seguro que s¨ª va a ocurrir. Por ejemplo, la simulaci¨®n de materiales basada en hardware cu¨¢ntico es muy esperanzadora. La evoluci¨®n tecnol¨®gica de la humanidad ha ido de la mano del descubrimiento de nuevos materiales (piedra, bronce, hierro, silicio¡­) as¨ª que imagina el impacto de una tecnolog¨ªa que permita dise?ar materiales a la carta.

En cuanto al objeto f¨ªsico, existen varias implementaciones para el ordenador cu¨¢ntico, cada una con sus ventajas y desventajas. Por eso, nadie sabe todav¨ªa cu¨¢l ser¨¢ la que se imponga. Ahora mismo, las dos m¨¢s potentes y con m¨¢s futuro est¨¢n basadas en conceptos muy diferentes. Una de ellas se basa en circuitos superconductores, la llamamos de estado s¨®lido. Es f¨¢cil de imaginar porque todo el mundo ha visto un chip de silicio con circuitos y los chips de superconductores a simple vista son muy parecidos.

La diferencia es que los circuitos para el ordenador cu¨¢ntico son superconductores, es decir, conducen la electricidad sin p¨¦rdidas. Para poder operar correctamente, estos chips deben estar a temperaturas muy fr¨ªas, muy cerca del 0 absoluto. Normalmente, cuando vemos una fotograf¨ªa que muestra alguno de los ordenadores cu¨¢nticos (no tolerantes a fallos) que ya est¨¢n en uso, lo que se ve es un cacharro enorme con un mont¨®n de tubos y cables. Ese cacharro es en realidad el refrigerador que se usa para enfriar el chip. Esta ha sido la implementaci¨®n m¨¢s exitosa y con la que m¨¢s se ha avanzado hasta ahora. Pero es obvio que es poco probable que vayamos a tener en nuestras casas un ordenador con ese requerimiento.

La otra implementaci¨®n que ha pegado un salto estrat¨¦gico de la mano del investigador Mikhail Lukin de la Universidad de Harvard (Estados Unidos) es la de ¨¢tomos fr¨ªos que de nuevo requiere una maquinaria importante porque est¨¢ basada en t¨¦cnicas de atrapamiento y manipulaci¨®n de ¨¢tomos mediante l¨¢seres. Hay otras v¨ªas que ese est¨¢n investigando como los fotones, la luz. La luz tiene la ventaja de no necesitar ser enfriada porque los fotones ya son cu¨¢nticos a temperatura ambiente. Y hay otras, por ejemplo, en mi grupo de investigaci¨®n estudiamos mol¨¦culas magn¨¦ticas.

Con todo esto quiero decirte que ahora mismo no existe una tecnolog¨ªa que permita construir un ordenador cu¨¢ntico que pueda tenerse en casa. Pero como te dec¨ªa antes, tampoco sabemos si los ordenadores cu¨¢nticos van a ser usados alg¨²n d¨ªa como lo son ahora nuestras computadoras personales.

Pepa Mart¨ªnez P¨¦rez investiga tecnolog¨ªas cu¨¢nticas, es cient¨ªfica titular del Instituto de Nanociencia y Materiales de Arag¨®n (INMA, centro mixto CSIC ¨C Universidad de Zaragoza).

Pregunta enviada por Omar Carrillo.

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