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AP Explica: El estímulo de EEUU a la computación cuántica

September 24, 2018
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Esta fotografía del 27 de febrero de 2018 muestra la electrónica utilizada en una computadora cuántica en el laboratorio computacional de IBM en el Centro de Investigación Thomas J. Watson en Yorktown Heights, Nueva York. (AP Foto/Seth Wenig)

YORKTOWN HEIGHTS, Nueva York, EE.UU. (AP) — La carrera de las compañías tecnológicas de Estados Unidos para construir poderosas “computadoras cuánticas” podría recibir un estímulo de 1.300 millones de dólares del Congreso, en parte motivado por el temor de los legisladores de ser superados por China.

La ley, aprobada a principios de septiembre por la Cámara de Representantes de Estados Unidos, crearía un programa federal de 10 años para acelerar la investigación y desarrollo de la tecnología. Mientras el Senado sopesa la iniciativa, la Casa Blanca ha mostrado su entusiasmo por el esfuerzo al organizar una cumbre cuántica el lunes.

Los científicos esperan que el apoyo del gobierno ayude a atraer a un grupo más amplio de ingenieros y emprendedores al emergente campo. El objetivo es ser menos como los recluidos físicos del Proyecto Manhattan, quienes desarrollaron las primeras bombas atómicas, y más como la oleada de innovadores y programadores, quienes han construido industrias prósperas alrededor de la computadora personal, el internet y las aplicaciones para smartphones.

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¿QUÉ ES UNA COMPUTADORA CUÁNTICA?

Describir el funcionamiento interno de una computadora cuántica no es fácil, incluso para académicos sobresalientes. Eso porque las máquinas procesan información a la escala de partículas elementales, como electrones y fotones, en donde las leyes de la física son diferentes.

“Nunca será intuitivo”, dijo Seth Lloyd, profesor de ingeniería mecánica del Instituto Tecnológico de Massachusetts. “A este nivel microscópico, las cosas se ponen raras. Un electrón puede estar aquí y allá al mismo tiempo, en dos lugares a la vez”.

Las computadoras convencionales procesan la información como un flujo de bits, cada uno de los cuales puede ser un 0 o un 1 en el lenguaje binario de la computación. Pero los bits cuánticos, conocidos como qubits, registran el 0 y el 1 simultáneamente.

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¿QUÉ PUEDE HACER?

En teoría, las propiedades especiales de los qubits permitirían que una calculadora cuántica haga cálculos a velocidades mucho mayores que las actuales supercomputadoras. Eso las convierte en buenas herramientas para comprender qué sucede en los campos de la química, ciencia de materiales o física de partículas.

Esa velocidad podría ayudar a descubrir nuevos medicamentos, optimizar los portafolios financieros y hallar mejores rutas de transporte o cadenas de suministro. También podría impulsar otro campo de rápido crecimiento: la inteligencia artificial, al acelerar la capacidad de la computadora para encontrar patrones en grandes archivos de imágenes y otros datos.

Lo que más preocupa a las agencias de inteligencia es que, en varias décadas, una computadora cuántica podría ser lo suficientemente poderosa para descifrar los códigos de la mejor criptografía en la actualidad.

Sin embargo, las computadoras cuánticas de hoy día aún se quedan cortas en ese frente.

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¿EN DÓNDE PUEDES ENCONTRAR UNA?

Aunque realmente no existe todavía una forma útil de las computadoras cuánticas, puedes encontrar prototipos en un laboratorio sin ventanas a unos 65 kilómetros (40 millas) de la ciudad de Nueva York.

Los qubits, hechos de materiales superconductores, están dentro de refrigeradores más fríos que el espacio exterior del Centro de Investigación Thomas J. Watson de IBM. Quita la cubierta cilíndrica de una de las máquinas y el interior parece un candelabro con velas doradas; todo diseñado para mantener 20 frágiles qubits en un estado cuántico aislado.

“Debes mantenerlos muy fríos para asegurarte de que los bits cuánticos sólo se involucren entre ellos mismos en la forma que los programas, y no con el resto del universo”, dijo Scott Crowder, vicepresidente de computación cuántica de IBM.

IBM compite con Google y con empresas noveles como Rigetti Computing, basada en Berkeley, California, para poner cada vez más qubits en sus chips. Microsoft, Intel y un creciente número de startups también hacen grandes inversiones. Lo mismo hacen las firmas chinas Baidu, Alibaba y Tencent, que tienen fuertes vínculos con el gobierno chino.

Sin embargo, los qubits son temperamentales y los investigadores encaran una lucha constante para controlarlos, ya sea al bombardearlos con microondas, como lo hacen IBM y Google, o con láseres.

“Sólo funciona mientras lo aísles y no lo veas”, dice Chris Monroe, físico de la Universidad de Maryland. “Es un gran reto de la ingeniería”.

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¿POR QUÉ LA COMPUTACIÓN CUÁNTICA NECESITA APOYO FEDERAL?

Monroe es uno los líderes de la academia e industria que se reúne el lunes en Washington con funcionarios de la oficina científica de la Casa Blanca. Algunas agencias federales, incluidos los departamentos de Defensa y Energía, ya llevan mucho tiempo investigando la cuántica, pero los intercesores presionan para tener mayor coordinación entre esas agencias y mayor colaboración con el sector privado.

“La tecnología que sustenta esta área viene de unas cosas muy raras a las que nosotros los profesores estamos acostumbrados en la universidad”, dijo Monroe, quien es también fundador de la startup cuántica IonQ, que hace flotar átomos individuales en una cámara de vacío y les apunta con láseres para controlarlos. Pero dijo que la inversión corporativa puede ser riesgosa por los retos técnicos y la larga espera para conseguir una ganancia en el campo comercial.

“La infraestructura requerida, el hardware, el personal, todo es demasiado caro para que alguien lo consiga solo”, dijo Prineha Narang, profesor asistente de ciencia de materiales computacionales de la Universidad de Harvard.

Al invertir más en capacitación y descubrimiento básico _como lo haría la ley aprobada por la Cámara de Representantes_, Estados Unidos podría tener más científicos e ingenieros que construyan computadoras cuánticas y luego encontrar aplicaciones comerciales, dijo Narang.

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¿CUÁLES SON LAS IMPLICACIONES INTERNACIONALES?

La posibilidad de beneficios económicos permitió que la iniciativa recibiera apoyo de ambos partidos, y se espera que la medida cueste unos 1.300 millones de dólares en los primeros cinco años. También hizo presión en el Capitolio la creencia de que, si Estados Unidos no adopta una estrategia unificada, un día podría ser superado por otros países.

“China ha expresado públicamente la meta nacional de superar a Estados Unidos en la próxima década”, dijo el representante republicano Lamar Smith, director del comité de ciencia, espacio y tecnología de la Cámara de Representantes, cuando exhortó a sus colegas en el pleno a apoyar la propuesta de ley para “preservar el dominio de Estados Unidos en el mundo científico”.

Smith dice que espera que el Senado apruebe el proyecto de ley antes de terminar el año.

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