¿Qué es la computación cuántica?

Probablemente le suene la noticia de que grandes empresas tecnológicas como IBM, Microsoft o Google están trabajando discretamente en algo llamado computación cuántica, uno de tantos conceptos que prometen cambiar el futuro. Probablemente tampoco habrá pasado del titular de la noticia, porque no cree que tal cosa vaya a afectarle de momento. Sin embargo, ¿sabe en qué consiste la computación cuántica?

A principios del siglo XX, el estudio de algunos fenómenos físicos que aún no estaban bien entendidos dio lugar a una nueva teoría física, la mecánica cuántica, una teoría que explica el funcionamiento del mundo microscópico, es decir, las moléculas, los átomos y los electrones. Gracias a la mecánica cuántica, se ha conseguido entender esos fenómenos inexplicados, comprender que la realidad subatómica funciona de manera completamente contraintuitiva y que en el mundo microscópico tienen lugar sucesos que no ocurren en el mundo macroscópico.

Algunas de las propiedades cuánticas descubiertas son la superposición cuántica (es decir, cómo una partícula puede estar en diferentes estados a la vez), el entrelazamiento cuántico (cómo dos partículas separadas pueden estar correlacionadas) y el teletransporte cuántico (el uso del entrelazamiento cuántico para enviar información de un lugar a otro sin necesidad de viajar a través de él).

¡Pues bien, la computación cuántica vendría a ser la aplicación de estas propiedades del mundo microscópico al área de la informática. En la informática clásica, la unidad de información es el bit, que solo tiene dos estados posibles: 0 y 1. Si se juntan n bits, se pueden representar números y operar sobre ellos, pero con algunas limitaciones: solo se pueden representar hasta 2^n estados distintos. Y si se quieren cambiar x bits, estamos obligados a realizar por lo menos x operaciones sobre ellos, ya que no se pueden cambiar por arte de magia sin tocarlos.

En cambio, lo que permiten la superposición y el entrelazamiento es reducir esas limitaciones: con la superposición podremos almacenar muchos más que solo 2^n estados con n bits cuánticos (llamados qubits) y con el entrelazamiento se mantienen fijas ciertas relaciones entre qubits, de forma que las operaciones en un qubit afectan forzosamente al resto. Dicho de otra forma: un qubit no vale solo 0 o 1, como un bit normal, sino que puede ser, por ejemplo, un 0 en un 80% y un 1 en un 20%.

¿Qué implica eso? Que como un qubit es capaz de procesar mucha más información que un bit, la velocidad de procesamiento se incrementa exponencialmente con respecto a la informática clásica y, por lo tanto, tareas para las que un ordenador clásico tardaría años, con la computación cuántica se pueden resolver en unos segundos.

Otra característica es que en un procesador cuántico no se precisan monitores, discos duros ni ningún tipo de hardware tal y como lo conocemos hoy en día: todo ocurre en una unidad de procesamiento absolutamente aislada, por lo que los ordenadores cuánticos son las herramientas perfectas para trabajar con información cifrada.

Los proyectos de computación cuántica de CaixaBank

CaixaBank ha realizado las primeras pruebas reales con un ordenador cuántico para estudiar aplicaciones de esta tecnología a la actividad financiera, concretamente en las áreas de análisis de riesgo. Los proyectos se han realizado con el Framework Opensource Qiskit de IBM, una infraestructura que incluye un simulador y un ordenador cuántico de 16 qubits. El objetivo de esta fase ha sido validar la capacidad de la computación cuántica para mejorar procesos. Actualmente, en el sector financiero existen tareas que requieren de grandes recursos computacionales y que, con la aplicación de la computación cuántica, podrán realizarse de forma mucho más rápida. Exactamente lo que CaixaBank ha buscado probar con los proyectos desarrollados.