No, la imagen que ilustra este post no es una cuasi infinita nave espacial, con una nave nodriza amarilla saliendo en busca de planetas alienados: Es algo tan simple, y tan complejo, como la escenificación, tipo representación gráfica como para niños de 6 años, de una placa de un ordenador con un chip cuántico (como el de MAJORANA que comentamos al final) y los mundos paralelos en los que podría desarrollarse.
¿Computadoras y otros mundos?
Para muchas personas, todo esto suena a película de ciencia-ficción donde parece anunciarse una hipotética invasión de seres extraterrestres, y más si afirmamos que se tratan realidades alternativas posibles.
¿Realidad? ¿Ficción? ¿O una fantasía animada de ayer y hoy, como aquellos cortos protagonizados por BUGS BUNNY y sus amigos?
Empecemos por definir algunos términos, y lo primero es la computación.
¿Qué es la computación clásica?
Un método de cálculo con operaciones simples siguiendo instrucciones programadas, o a través de algoritmos (que no son otra cosa que operaciones más complejas, con combinaciones de las simples) que obtiene una solución que luego, a través de un código, ordena a una máquina para saber que acciones se deben realizar.
Buscando un símil, es como el libro de instrucciones de nuestra lavadora o de nuestro microondas, pero a lo grande.
En la computación tradicional, la información se transforma en números, a través de chips microscópicos, que actúan a manera de interruptores que funcionan con un sistema binario, transformándose en el número “1” (cuando están encendidos), y el número “0” (cuando están apagados).
Estas operaciones en un principio eran a partir de 4 BITS, y luego subieron a 8 bits, de manera que se podían obtener hasta 255 caracteres únicos.
Lo recordaréis si sois fans del PAC-MAN, LA LEYENDA DE ZELDA o de FINAL FANTASY donde el 255 era un número mágico y misterioso que hacía colapsar todo, y la razón estaba precisamente en este sistema binario, puesto que el valor más alto de 8 dígitos es el 255. AQUÍ PODÉIS SEGUIR LA EXPLICACIÓN.
En la computación clásica, los procesadores han ido perfeccionándose a lo largo del tiempo, y han aumentado su capacidad a 16, 32 y 64 bits pero, en todo caso, son limitados, de forma que la programación tradicional acumula información siguiendo la matemática lineal, es decir, resolviendo problemas de uno en uno.
Cuando las operaciones se hacen más complejas, se tratan a través de secuencias y transistores que se conectan entre sí, almacenándose en registros o memorias temporales de circuitos electrónicos, a manera de cadenas, donde una puerta alimenta la entrada de otra y así sucesivamente, formando bits de información.
Cuanta más información a tratar, se necesitan más procesadores y poder de computación, además de más energía, hasta que se llega a un momento en el que se dan problemas intratables o, lo que es lo mismo, que no se conocen algoritmos suficientes o recursos que permitan resolverlos… al menos si seguimos en lo tradicional.
GORDON MOORE, cofundador de INTEL, planteó LA LEY DE MOORE, aunque más que una ley es una observación mediante la cual sabes que, gracias a la revolución tecnológica y la miniaturización de los componentes electrónicos, el número de transistores se va duplicado exponencialmente con el tiempo en un circuito integrado o microprocesador.
Cuando se va más allá de la computación tradicional, se precisa “algo” que resuelva esos problemas intratables y ese “algo” es la Cuántica.
¿Qué es la Cuántica?
La teoría que se encarga de los átomos y las partículas subatómicas, cuyo comportamiento es completamente distinto a la FÍSICA DE NEWTON o clásica.
Sin entrar en cuestiones como la DUALIDAD ONDA-PARTÍCULA (de lo más sencillo de comprender en Cuántica), o en otras cuestiones más singulares (para personas muy expertas), en la Cuántica el rasgo más conocido o popular es la SUPERPOSICIÓN, es decir, la posibilidad de que una partícula esté en dos, o más lugares, a la vez, con la peculiaridad de que si el fenómeno es observado, la superposición desaparece.
¿Esto es posible?
La explicación más sencilla es a través de un escenario donde un gato, encerrado en una cámara de acero, sometida a un átomo radioactivo, puede estar vivo o muerto a la vez, y según se abre o no la caja.
Esta paradoja, que se conoce como EL GATO DE SCHRÖDINGER, se estableció en las discusiones sobre mecánica cuántica de la INTERPRETACIÓN DE COPENHAGUE (la ortodoxia predominante en 1935).
EINSTEIN, que también participaba, buscaba evidenciar que tal afirmación era absurda y que contradecía el sentido común, por mucho que la teoría lo aceptase. Hay que entenderle porque la Cuántica tiraba por tierra su idea de la CURVATURA DEL ESPACIO-TIEMPO, y por lo tanto cuestionaba LA TEORÍA DE LA RELATIVIDAD que tan famoso le hizo. De hecho, la conciliación de ambas teorías, en una TEORÍA CUÁNTICA DE LA GRAVEDAD, sigue siendo uno de los mayores desafíos de la física, y si queréis pasar un rato entretenido dándoles vuelta a la cuestión podéis ver INTERESTELLAR, una película estupenda de CHRISTOPHER NOLAN.
De cualquier forma, entre genios siempre hay discusiones, y más de uno considera que la formulación de EINSTEIN es errónea, como NIKOLA TESLA, HENRI BERGSON o ERIK VERLINDE, y puestos a pasar a pasar más ratos buenos, también podéis ver los capítulos de EL JOVEN SHELDON (diversión asegurada).
También se podría poner en cuestión algo aún más sencillo: La forma en que cada cual concebimos la realidad, es decir, la manera en que un hecho objetivo es percibido de forma diferente según quien lo observa.
¿Qué es, por tanto, la información cuántica?
Toda realidad está bajo el radio de acción de un campo de información, de manera que esa realidad avanza en el tiempo, e incluso en el espacio, “leyendo” o “recibiendo” conocimiento, y el propio acto del conocimiento tiene capacidad para constituir o modificar la realidad, sin que necesariamente se tenga que adecuar a una única percepción del mundo físico (la de cada persona) o a la manera en la que cada cual lo comprende.
La información, por tanto, es el hilo conductor que conecta fenómenos e interacciones desde lo microscópico (por ejemplo, energía y materia) hasta lo macroscópico (por ejemplo, economía y sociedad… o el propio cosmos), obligándonos a pensar de otra manera, dejar los prejuicios y abrirnos a nuevos horizontes al pensar y al actuar.
El objetivo principal de la Información Cuántica es entender cómo se puede procesar información almacenada en partículas cuánticas gracias a su singularidad, lejos de las propiedades de la física tradicional.
La informática cuántica emplea partículas subatómicas para evadir la limitación binaria (a la que antes nos referíamos como cadenas de “0” y “1” en serie, es decir, una detrás de otra).
La capacidad de procesamiento de un chip cuántico se mide en CÚBITS, que pueden adoptar un estado de superposición, en el que existe el “0” y el “1” en paralelo, simultáneamente, y combinando unos elementos con otros, o por separado, prácticamente en valores infinitos entrelazados, permitiendo manejar enormes cantidades de información y realizar cálculos en minutos que, de otra manera, tardarían años.
Todo esto se explica mediante LA LEY DE NEVEN o la supremacía de la computación cuántica, una nueva regla que en relación con la computación clásica dice que la tasa en ordenadores cuánticos es doblemente exponencial (en lugar de aumentar por potencias de “2”, las cantidades crecen por potencias de potencias de “2”).
¿Dónde está el origen?
Hagamos un poco de historia:
Si bien hay que reconocer que todo se remonta a 1900 y MAX PLANCK con su teoría sobre los cuerpos negros y la radiación que introdujo la posibilidad de medir la energía del fotón y el quantum, vamos a saltar medio siglo para hablar de la información y su medición.
En 1948, CLAUDE SHANNON resuelve el problema de la medición matemática de la información, a través de la unidad básica: El BIT.
Le siguen nombres como GILLES BRASSARD (informático) o CHARLES BENNETT (físico) que empezaron, a finales de los años 70, a considerar la información como una entidad que podía ser tratada a través de las leyes de la física o, lo que es lo mismo, a ser acumulada, codificada, manipulada o modificada, partiendo de la premisa que confirma que el avance en la miniaturización de los dispositivos nos permitiría transmitir y almacenar toda esa información en partículas atómicas a escala microscópica.
A través de su informe BB84 (las iniciales de los investigadores y el año de publicación) se presentó la invención de LA CRIPTOGRAFÍA CUÁNTICA con el fin de preservar la confidencialidad en las comunicaciones.
De forma sencilla se explicaba un sistema para enviar mensajes, en el que el tipo de información se altera si alguien la observa, impidiendo la “escucha de terceros”, es decir, la posibilidad a ser capturada, hackeada o copiada por alguien.
Hasta una década posterior no se le dio una importancia capital puesto que en ese momento había otros sistemas de protección en la computación tradicional y fue gracias a PETER SHOR que planteó que un ordenador cuántico, por su capacidad de cálculo al factorizar números rápidamente, dejaría fuera de juego la seguridad en Internet.
Ese es el momento en el que realmente se da el pistoletazo de salida al desarrollo teórico de los ordenadores cuánticos; 2011.
La compañía D-WAVE SYSTEMS vende la primera computadora cuántica comercial que, si bien puede realizar múltiples operaciones simultáneas, presenta problemas de escalabilidad y DECOHERENCIA.
A primeros de enero de 2019, IBM presentó oficialmente el Q SYSTEM ONE, el primer sistema de computación cuántica integrado del mundo y de uso comercial en la nube (IBM CLOUD):
Para proteger los delicados chips cuánticos, se metió en una urna hermética de cristal de 2,7 metros de ancho por 2,7 metros de alto.
Con esta estructura se aislaba el sistema de vibraciones (sonido, por ejemplo) y de la radiación electromagnética, además de contar con un sistema refrigerador que mantenía una temperatura estable cercana al cero absoluto (similar a la que se podría encontrar en el espacio exterior).
¿Y ya está todo resuelto?
Queda camino por recorrer.
La Cuántica no se comporta de la misma manera que la física tradicional, y por eso se han seguido desarrollando teorías que han dado lugar a numerosas interpretaciones:
- La interpretación de mundos donde ambas opciones son reales en diferentes ramas del universo, pero incapaces de interactuar por la DECOHERENCIA CUÁNTICA.
- La interpretación del COLAPSO OBJETIVO, donde la superposición de estados se destruye cuando entran magnitudes físicas reales (por ejemplo, la gravedad o la temperatura).
- La INTERPRETACIÓN RELACIONAL dependiente del observador y el sistema.
- La INTERPRETACIÓN ESTADÍSTICA donde se establece una combinación estadística de múltiples sistemas idénticos.
Y hoy se siguen con estos experimentos, que se han denominado como “estados felinos” en honor al experimento del gato, consiguiéndose resultados reales y efectivos con fotones o con un ION DE BERILIO EN UN ESTADO SUPERPUESTO, por no entrar en otras investigaciones que cuestionan seriamente lo que entendemos por realidad.
Podríamos preguntarnos cuanto de todo esto conocen los guionistas de MARVEL viendo como introducen muchas de estas ideas en sus mundos distópicos, donde se entremezcla tecnología y filosofía en un campo aparentemente teórico que ellos llevan a la ficción de consumo, acercando la Cuántica a cualquier espectador.
IBM presentó el 15 de junio de 2021 el EAGLE, su nuevo ordenador cuántico de 125 cúbits, una maquina dirigida a ser utilizada por empresas e instituciones.
En noviembre de 2022 fue OSPREY, otro cuántico con 433 cúbits, y en 2023 el CÓNDOR con 1.121 cúbits.
IONQ se ha lanzado en enero de 2024, un año antes de lo previsto, realizando cálculos mediante la manipulación de ESTADOS DE ENERGÍA HIPERFINOS DE IONES (control preciso de los niveles de energía muy sutiles dentro de un átomo) sin las restricciones de la conectividad física.
Y en junio de 2025 ha anunciado QUANTUM STARLING capar de realizar 100 millones de operaciones utilizando 200 cúbits lógicos y tolerante a fallos.
¿Qué tenemos gracias a la computación cuántica?
La computación cuántica resuelve problemas no lineales y problemas de alta complejidad, especialmente enfocándose a aplicaciones de inteligencia artificial, nuevos materiales o fármacos, optimización de fuentes de energías a nivel mundial, machine learning (aprendizaje automático) o big data.
En resumen:
Si creemos en la Cuántica, nos encontramos en una era donde todo el universo es información en multiplanos alternativos, paralelos, superpuestos, complementarios, coexistentes y resultado de infinitas probabilidades, que se comportan de manera distinta a la de nuestra realidad cotidiana… Y tan verdaderos y manipulables como esa realidad.
Los NEGACIONISTAS DE LA CUÁNTICA también existen y ponen en entredicho todo basándose en que los hechos no son demostrados empíricamente, o que son interpretados bajo la indefinición, o con variables ocultas o desconocidas bajo la incertidumbre porque jamás se sabe con exactitud que se hace o como se hace… Eso si: siguen y aplican religiosamente cualquier inteligencia artificial que llega a sus manos… o creen en la Santísima Trinidad o la existencia del Diablo (suponemos que porque está completamente demostrada… y sino que se lo digan a MIA FARROW).
Si quieres conocer más sobre el tema, no dudes, y revisa, por ejemplo, EL MISTERIO DE LA FÍSICA CUÁNTICA, un interesante documental donde podrás acercarte a este fascinante mundo.
Y si tienes un interés profundo, QUANTUM INSIDER ha realizado un INFORME que puedes leer aquí, donde se da información sobre que están haciendo las principales empresas del planeta, sus hojas de ruta, hitos claves y predicciones de los expertos.
Las características y el funcionamiento de estos ordenadores cuánticos, su diseño, la forma en que disminuyen sus potenciales errores o cómo se refrigeran para alcanzar el cero absoluto serán objeto de otro post, donde también se dará cuenta de la importancia que Canarias ha tenido para su desarrollo. De hecho, uno de los cuatro procesadores del primer ordenador cuántico de IBM se denomina TENERIFE.
Por supuesto, hay otras investigaciones en computación cuántica muy prometedoras, como el chip que ha dado a conocer MICROSOFT con MAJORANA, tras AÑOS de trabajo, un desarrollo de CÚBITS TOPOLÓGICOS que son más estables que cualquier otro cúbit diseñado hasta la fecha porque la información cuántica se almacena en las propiedades topológicas de un sistema físico en lugar de en las propiedades de partículas o átomos individuales.
También hay líneas abiertas respecto a nuevos materiales y técnicas para mejorar la estabilidad y escalabilidad de los sistemas cuánticos y diferentes tipos de cúbits (como los superconductores, los iones atrapados, y los cúbits basados en semiconductores) o algoritmos cuánticos.
Como diría cierto personaje conocido:
¡Hasta el infinito y más allá!
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