Texto escrito por Arturo Camacho para Cultura Colectiva News.
¿Te imaginas una computadora capaz de resolver en minutos problemas que tardarían cientos o miles de años en ser resueltos con unas computadoras actuales? Una computadora con la capacidad de encontrar tratamientos a enfermedades como el Alzheimer o cáncer, que proteja nuestra información bancaria haciéndola completamente impenetrable a ciberataques, o que prediga catástrofes meteorológicas. La computación cuántica y la Segunda Revolución Cuántica prometen darle un giro radical a nuestras vidas.
De hecho, la Segunda Revolución Cuántica ha sacudido ya a la ciencia y a la economía en el mundo. La rivalidad China-USA trasladó el campo de batalla al territorio cuántico, el gobierno de Donald Trump anunció en 2020 una inversión de 1 billón de dólares para el desarrollo de nuevas tecnologías cuánticas, China respondió con la apertura de centros cuánticos cuyo valor oscila los 10 billones de dólares, la Unión Europea invertirá otro billón de euros para consolidar 20 proyectos de investigación cuántica.
Inversores en el mundo contemplan que la computación cuántica acaparará hasta 800 billones de dólares en los próximos 15 años lo que ha llamado la atención de las grandes empresas como IBM, Intel, Microsoft que se unieron a le férrea pelea por la Supremacía Cuántica. Es probable que no estemos del todo enterados, pero las tecnologías cuánticas ya revolucionaron en el pasado nuestra forma de vida y se adentraron tanto en nuestra vida cotidiana que tal vez ni nos dimos cuentas, sin embargo, toda nuestra tecnología actual desde celulares, computadoras hasta sistemas de posicionamiento digital se originaron de la Primera Revolución Cuántica. Nuevamente, la física cuántica promete transformar nuestras vidas.
¿Qué fue la Primera Revolución Cuántica?
La Primera Revolución Cuántica fue liderada por grandes mentes del siglo XX, de la talla de Albert Einstein, Max Planck, Niels Bohr y Werner Heisenberg, dicha revolución proporcionó las reglas que gobiernan la naturaleza a nivel cuántico. Nos permitió entender conceptos clave como la dualidad onda-partícula -que nos dice que la materia cuántica a veces se comporta como onda a veces como partícula-, entender las leyes de la mecánica cuántica llevó a comprender los fundamentos de las reacciones químicas, la tabla periódica, y el comportamiento de los electrones.
Dicho conocimiento nos entregó aplicaciones en la electrónica, física de semiconductores, y láseres que son la base de todas nuestras tecnologías modernas: computadoras, celulares, lavadoras, impresoras, memorias USB, televisiones… en fin todo aparato con algún chip integrado es cortesía de la Primera Revolución Cuántica.
¿Qué será la Segunda Revolución Cuántica?
La Primera Revolución Cuántica consistió en el entendimiento de las reglas de la mecánica cuántica, la Segunda Revolución Cuántica por otro lado se basa en manipular las partículas cuánticas a nivel individual. Las leyes que rigen la materia cuántica son muy distintas a las reglas de la física clásica, y a veces desafían nuestra intuición. Por ejemplo, en la vida cotidiana es imposible estar simultáneamente en dos lugares físicamente separados, contrario a esta intuición, la mecánica cuántica a través del Principio de Superposición permite a partículas estar en dos lugares simultáneamente.
El contraste entre las leyes clásicas y cuánticas tiene un gran impacto en el potencial de las computadoras. Por un lado, las computadoras convencionales usan interruptores binarios fijos esto es arriba o abajo, prendido o apagado y operan con grandes cadenas de números 0 y 1 que representan estas dos opciones y se conocen como bits. Un interruptor clásico no permite que estos dos números sucedan simultáneamente, es decir, nuestra televisión esta prendida o apagada pero no puede estar prendida y apagada al mismo tiempo. Un qubit -el ladrillo básico de las computadoras cuánticas- permite que los estados 0 y 1 ocurran de forma simultánea gracias al Principio de Superposición. La magia de los qubits radica en que guardan información que crece exponencialmente con una computadora clásica. Por ejemplo, para describir dos qubits se necesitan 4 bits, para describir 100 qubits se requieren 1200000000000000000000000000000 bits.
La carrera cuántica ha comenzado
La capacidad, procesar y entender información inaccesible con computadoras clásicas promete revolucionar los campos de salud, economía, y tecnología. Por ejemplo, para predecir el clima los científicos requieren acceso y manipulación de grandes cantidades de datos que sobrepasan las capacidades actuales de cómputo. En la industria farmacéutica cálculos numéricos necesarios para el desarrollo de nuevas medicinas se estiman en billones de años. Las computadoras cuánticas prometen realizar estos cálculos en unos cuantos minutos.
¿Cuándo llegará la Segunda Revolución Cuántica?
La delantera en la carrera cuántica la llevan los ordenadores cuánticos chinos con la computadora cuántica más poderosa, esta formada por 66 qubits y cuenta con la capacidad de resolver problemas en una hora que tardarían 8 años en las computadoras más poderosas clásicas. La Segunda Revolución Cuántica esta frenada por la fragilidad de los sistemas cuánticos ante las mas ligeras de las perturbaciones o contacto con el ambiente, problema que se acentúa al poner en contacto múltiples qubits.
Los sistemas cuánticos al entrar en contacto con sus alrededores entran en un proceso que se conoce como decoherencia en el cual ceden sus propiedades cuánticas y se vuelven inservibles. Esta es la misma razón por la cual no vemos la naturaleza cuántica en nuestro día a día, aunque los átomos y moléculas que forman la naturaleza se gobiernan por las leyes de la mecánica cuántica, el contacto de unos con otros induce decoherencia, esto provoca que los sistemas que vemos cotidianamente pierdan su identidad cuántica.
La tarea hoy en día de los científicos consiste en aprender a detener y usar a nuestro favor estas decoherencia y errores cuánticos. En sus marcas, listos, ¡fuera!… la carrera cuántica ha comenzado.
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Foto de portada: Perfil.
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