Què és la computació quàntica?

És probable que hagi vist la notícia que hi ha grans empreses tecnològiques, com IBM, Microsoft o Google, que estan treballant discretament en una cosa anomenada computació quàntica, un de tants conceptes que prometen canviar el futur. També és probable que no hagi passat del titular de la notícia, perquè no creu que això de moment l'afecti. Però, sap en què consisteix la computació quàntica?

A principis del segle XX, l'estudi de certs fenòmens físics que encara no s'entenien del tot va donar lloc a una nova teoria física, la mecànica quàntica, una teoria que explica el funcionament del món microscòpic, és a dir, les molècules, els àtoms i els electrons. Gràcies a la mecànica quàntica, s'ha aconseguit entendre aquests fenòmens inexplicats i veure que la realitat subatòmica funciona de manera totalment contraintuïtiva i que en el món microscòpic passen coses que no tenen lloc en el món macroscòpic.

Entre les propietats quàntiques descobertes hi ha la superposició quàntica (és a dir, que una partícula es pot trobar en diferents estats alhora), l'entrellaçament quàntic (dues partícules separades poden estar correlacionades) i el teletransport quàntic (l'ús de l'entrellaçament quàntic per enviar informació d'un lloc a un altre sense necessitat de viatjar a través d'aquest).

Doncs bé, la computació quàntica vindria a ser l'aplicació d'aquestes propietats del món microscòpic a la informàtica. En la informàtica clàssica, la unitat d'informació és el bit, que només té dos estats possibles: 0 i 1. Si s'ajunten n bits, es poden representar números i operar-hi, però amb certes limitacions: només es poden representar fins a 2^n estats diferents. I si es volen canviar x bits, estem obligats a fer almenys x operacions sobre ells, ja que no es poden canviar per art de màgia sense tocar-los.

En canvi, el que permeten la superposició i l'entrellaçament és reduir aquestes limitacions: amb la superposició podrem emmagatzemar molts més que només 2^n estats amb n bits quàntics (anomenats qubits) i amb l'entrellaçament es mantenen fixes certes relacions entre qubits, de manera que les operacions en un qubit afecten forçosament la resta. Dit d'una altra manera: un qubit no val només 0 o 1, com un bit normal, sinó que pot ser, per exemple, un 0 en un 80% i un 1 en un 20%.

Què implica això? Com que un qubit és capaç de processar molta més informació que un bit, la velocitat de processament s'incrementa exponencialment respecte a la informàtica clàssica i, per tant, tasques per a les quals un ordinador clàssic trigaria anys, amb la computació quàntica es poden resoldre en qüestió de segons.

Una altra característica és que en un processador quàntic no calen monitors, discos durs ni cap mena de maquinari tal com el coneixem avui dia: tot té lloc en una unitat de processament absolutament aïllada, per la qual cosa els ordinadors quàntics són les eines perfectes per treballar amb informació xifrada.

Els projectes de computació quàntica de CaixaBank

CaixaBank ha fet les primeres proves reals amb un ordinador quàntic per estudiar aplicacions d'aquesta tecnologia a l'activitat financera, concretament en les àrees d'anàlisi de risc. Els projectes s'han dut a terme amb el Framework Opensource Qiskit d'IBM, una infraestructura que inclou un simulador i un ordinador quàntic de 16 qubits.

L'objectiu d'aquesta fase ha estat validar la capacitat de la computació quàntica per millorar processos. Actualment, en el sector financer hi ha tasques que requereixen grans recursos computacionals i que, amb l'aplicació de la computació quàntica, es podran fer de forma molt més ràpida. Exactament el que CaixaBank ha volgut provar amb els projectes desenvolupats.