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Biblioteca de la Universidad Complutense de Madrid

Domingo, 17 de diciembre de 2017

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La futura realidad inevitable de la computación cuántica

El ciclo Hablemos de Física ha acogido, el día 16 de marzo, una conferencia sobre mecánica cuántica impartida por David Pérez García, profesor del Departamento de Análisis Matemático. En ella, el investigador de la Facultad de Matemáticas ha asegurado que ya se están poniendo sólidos cimientos para conseguir que la computación cuántica sea una realidad.

 

La mecánica cuántica nació cuando se descubrió que las propiedades de los materiales cambiaban de manera radical en el plano macroscópico. Ahí se dan, por ejemplo, el efecto túnel, que permite atravesar paredes; la paradoja de Schrödinger, que hace que sea posible estar vivo y muerto al mismo tiempo, y, lo más extraño todavía, que las partículas se entrelazan de tal manera que, sin importar la distancia, al modificar las propiedades de una también lo hacen las de la otra.

 

El físico Juan Ignacio Cirac postuló en 1995 que controlando las propiedades de iones atrapados se podría hacer un ordenador cuántico, y David Pérez García asegura que esto ya se puede hacer hoy en día. Aunque es cierto que hace falta una enorme instalación para aislar en el espacio 14 iones, y con ellos hacer lo que se quiera. Algo todavía insuficiente para construir ese ordenador pero, sin duda, un primer paso prometedor.

 

Considera Pérez García que a esa incipiente capacidad para controlar las propiedades cuánticas se une que "no queda más remedio, porque se acerca el final de la Ley de Moore". Lo que predice este principio es que el número de transistores que pueden caber en el chip de un ordenador, y por tanto su potencia, se doblará aproximadamente cada dos años, pero "para 2020 los chips ya estarán en el tamaño de los átomos y ahí ya no funciona la física clásica, sino la cuántica".

 

Simuladores cuánticos

Richard Feynman, el padre de la nanotecnología, ya consideró en los años 80 que sería mucho más fácil realizar un simulador cuántico que un ordenador de estas características. Hoy en día esos simuladores ya existen y según Pérez García "empiezan a ser competitivos con los ordenadores clásicos, y se espera que en cinco años los superen".

 

En la actualidad ya son más precisos que las computadoras clásicas para hacer relojes cuánticos, para desarrollar técnicas médicas de imagen menos invasivas, e incluso podrían servir para captar mejor las ondas gravitacionales o para diseñar nuevos materiales y fármacos.

 

El siguiente paso, el del ordenador cuántico permitirá factorizar números enormes, es decir, encontrar el producto de números primos que dan como resultado ese número. Así contado puede parecer algo poco relevante, pero como asegura Pérez García, "toda la seguridad de Internet se basa en eso".

 

Grandes inversiones

Hoy en día los más optimistas consideran que hasta dentro de 15 o 20 años no existirá el ordenador cuántico, pero las grandes empresas como Google, IBM, Intel y Microsoft están invirtiendo cantidades millonarias para conseguirlo. Para no dejarlo todo en mano de las multinacionales, los investigadores están presentando informes a la Unión Europea, para que destine 1.000 millones a la investigación en este campo, al igual que ya hace con otras dos áreas en este momento: el grafeno y el estudio del cerebro.

 

Los computadores cuánticos permitirán la generación segura de números aleatorios, lo que mejorará la criptografía y la seguridad en Internet. De acuerdo con Pérez García, "la física clásica que hace números aleatorios en realidad no es aleatoria, es determinista, mientras que la mecánica cuántica es intrínsecamente aleatoria".

 

Hoy en día hay una empresa suiza, IDQ, que ya ofrece un sistema de números aleatorios, que utilizan los casinos on line y algunas loterías nacionales, pero no son realmente aleatorios porque generan los números con anterioridad y no en el momento deseado, lo que permitiría copiar los números.

 

La física cuántica, sin embargo, postula la imposibilidad de que exista una fotocopiadora cuántica. Según Pérez García, para saber si algo es cuántico hay que fijarse en el entrelazamiento, "que es el efecto cuántico más raro de todos y el menos intuitivo, porque implica que las propiedades no están definidas de antemano, sino que se definen al medir".

 

Esto, que parece ciencia ficción, se ha demostrado experimentalmente en 2015, así que ahora se sabe de manera fehaciente que la física cuántica permite el intercambio seguro de claves gracias al entrelazamiento. De momento el récord de distancia está en 143 kilómetros, pero este 2016 China lanzará un satélite para ver si consigue un entrelazamiento entre Pekín y Viena, lo que realmente supondría poder hacerlo entre prácticamente dos puntos elegidos en cualquier lugar del planeta.

 

Teletransportación

El entrelazamiento cuántico permite además la teletransportación. Pérez García explica que no se teletransportan partículas en sí, sino toda la información y las propiedades de esas partículas, haciendo que desaparezcan de un sitio y que aparezcan en el otro.

 

Considera el conferenciante que, de todos modos, lo más interesante es lo que todavía no se sabe y lo que se podrá llegar a hacer en los próximos años.

 

La conferencia terminó con un punto de misterio cuando una asistente aseguró que un ordenador cuántico ya se había realizado entre 2005 y 2013 en España. Pérez García se mostró absolutamente escéptico ante esa posibilidad mientras la mujer le dijo que ya se pondría en contacto con él otro día, porque en ese momento tenía que marcharse. Abandonó la sala y dejó al público con una cierta inquietud por si aquello había ocurrido de verdad, o simplemente había sido una ilusión cuántica compartida por toda la audiencia.

 

El vicedecano de Investigación y Relaciones Externas de la Facultad de Física, Ángel Gómez Nicola, presenta a David Pérez GarcíaEl aula 3 de la Facultad de Ciencias Físicas se llenó de estudiantes para escuchar la conferencia sobre el futuro de la computación cuánticaEl matemático David Pérez García explicó que todos seríamos superhéroes si las propiedades del mundo cuántico se cumplieran a nuestra escalaEl fin de la Ley de Moore, en un cercano 2020, hace que el desarrollo de la computación cuántica sea una necesidad si se quiere que los ordenadores sigan evolucionando al mismo ritmo que hasta ahoraPérez García afirma que la física clásica que hace números aleatorios en realidad no es aleatoria, es determinista, mientras que la mecánica cuántica es intrínsecamente aleatoria, y por lo tanto mucho más segura para la criptografía
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