Supremacía cuántica

¿Qué pasa cuando una computadora cuántica no sólo es más rápida en cierta tarea que una computadora tradicional, sino que es más rápida que cualquier computadora tradicional podría serlo, no importa cuán avanzada?

 

El físico estadounidense John Preskill inventó el término supremacía cuántica para describir esto, y Google afirma que lo logró. Investigadores de IBM lo ponen en duda, pero el consenso es que, si no lo hicieron ahora, está relativamente cerca…. y que probablemente cambie poco y nada.

¿Cómo puede ser que un tipo de computadora más rápida que cualquier otra no sea revolucionario?  «Supremacía cuántica» no quiere decir «más rápida que cualquier computadora no cuántica», sino «hay una cosa en la que es más rápida que cualquier computadora no cuántica.» Estamos acostumbrados a que las computadoras sean más o menos rápidas en general — si es mejor para algo, que lo sea para todo — pero lo que (posiblemente) logró Google es algo más limitado: resuelve un cierto problema matemático, uno diseñado específicamente para este experimento, de forma colosalmente más rápida de lo que sería posible para cualquier computadora que no sea cuántica. Este es un logro científico y de ingeniería muy importante, pero es lo único que puede hacer.

¿No «rompe»  todas las claves de encriptación? No. La cuenta que resuelve no tiene mucha relación con la cuenta matemática cuya dificultad es lo que garantiza la seguridad de muchos sistemas de encriptación contemporáneos. Es cierto que una computadora cuántica suficientemente grande, pensamos, puede resolver estas cuentas de forma rápida, y así romper estas claves, pero esta máquina no es de ese tipo, ni está cerca de tener el tamaño adecuado. Por razones que tienen que ver directamente con lo que las hace especialmente poderosas —fenómenos de «entanglement» o «entrecruzamiento» cuántico— agrandar computadoras cuánticas («aumentarles la memoria») es extremadamente difícil, así que no es simplemente cuestión de tiempo. Ni siquiera hay consenso de que se puedan construir computadoras cuánticas mucho más grandes que las actuales con la misma clase de tecnología de base, ni consenso sobre qué otras tecnologías de base podrían funcionar mejor.

 

¿Pero entonces sí se puede construir una computadora que pueda romper  todas las claves? Incluso si se construye una computadora que rompa claves tradicionales (el «algoritmo de Shor»), ya tenemos métodos de encriptación que serían resistentes a este tipo de ataque, y simplemente aumentar la longitud de las claves en los métodos existentes haría bastante más complicado el romperlos incluso con computadoras cuánticas lo suficientemente grandes. Y nada de esto es relevante en un sentido práctico; nuestra infraestructura de software y hardware es tan universalmente vulnerable que existen poquísimos casos en que «romper la encriptación» es necesario para vigilar o atacar aun individuo u organización.

¿Entonces por qué se pone tanto dinero en construirlas? ¿Para qué sirven?  Parte de la respuesta es «con suerte, para ganar un Premio Nobel.»  Y sí tienen, conceptualmente, sí y cuando tengan el tamaño adecuado, aplicaciones prácticas. Una de las más importantes sería en química computacional: tenemos cada vez mejores métodos para diseñar moléculas y predecir lo que van a hacer antes de probarlas en algo o alguien, pero hay aspectos de la química molecular que son intrínsecamente muy difíciles de modelar por depender de fenómenos a escala cuántica (toda la química es física cuántica, por supuesto, pero hay aplicaciones y aspectos en las que no hace falta tener eso en mente, y otros en los que sí). Una computadora cuántica efectiva sería muy útil en esto, lo que tendría impacto en el diseño de medicinas, materiales, bio-ingeniería molecular, etc.  No esta computadora, y posiblemente ninguno de sus descendientes directos. Se habla de un mínimo de alrededor de 10 años antes de las primeras computadoras que, tal vez, podrían ser útiles para esto.  

Por otro lado, es un objetivo científicamente fascinante, es inmejorable en términos de relaciones públicas, algunas de las técnicas secundarias pueden tener aplicaciones en otras áreas (es imposible intentar construir una computadora cuántica sin inventar nuevas técnicas de ingeniería en el proceso), y, si uno tiene los recursos de Google, IBM, China, etc, algo que puede o no dar una ventaja en algunas áreas industriales importantes dentro de 10 años es menos una inversión que un seguro.