Con tanto entusiasmo en torno a la computación cuántica, incluida una nuevo programa británico de 2.5 millones de libras esterlinas de una década de duración – ¿Cómo podemos intentar predecir lo que traerá el futuro? Un lugar para comenzar es un gráfico diseñado en 1995 por Jackie Fenn, un analista de la consultora tecnológica estadounidense Gartner Inc. Ahora conocido como el "ciclo de exageración de Gartner", muestra cómo se desarrolla la expectativa en torno a una tecnología en particular con el tiempo. Habiendo vivido algunos ciclos tecnológicos, puedo decir con seguridad que el gráfico es bastante preciso.

Invariablemente comenzamos con un "disparador tecnológico", cuando todos notan que algo grande está sucediendo. El interés aumenta bruscamente y el dinero comienza a fluir. La emoción aumenta hasta que alcanzamos un "pico de expectativas infladas". Luego, el interés comienza a retroceder hasta que llegamos a un "punto bajo de desilusión" cuando las personas se dan cuenta de que las cosas son más difíciles y complicadas de lo imaginado. Más tarde, la actividad se recupera a través de una "pendiente de iluminación" hasta que alcanzamos una "meseta de productividad", donde las empresas, finalmente, se dan cuenta de lo que funciona y saben lo que quieren los clientes.

Lo que nos dice el ciclo de exageración de Gartner es que habrá muchos ganadores en la computación cuántica, pero también muchos perdedores. Algunas empresas se quedarán sin dinero porque han seguido enfoques que no se pueden ampliar a medida que el mercado se expande o debido a una mala ejecución, mal momento o errores de gestión. Ahora mismo, sin embargo, se está invirtiendo mucho dinero en computación cuántica, con estimaciones de Información privilegiada cuántica situando la cifra en 3.2 millones de libras esterlinas en 2022.

Algunas empresas incluso están recibiendo pedidos de productos. Incluyen Quantum universal, que ha embolsado un contrato de 67 millones de euros con el Centro Aeroespacial Alemán. También hay Computación ORCA, que ganó un premio de creación de empresas del Instituto de Física en 2020 y ahora tiene un pedido para su dispositivo ORCA PT-1 del Ministerio de Defensa del Reino Unido y otros del Centro de Computación Cuántica de Israel. La máquina de ORCA es la primera de su tipo que puede funcionar a temperatura ambiente.

Muchos clientes potenciales no comprenderán los beneficios de las computadoras cuánticas hasta que vean que los sistemas en funcionamiento resuelven sus problemas.

Pero como señaló acertadamente el jefe de ORCA, Richard Murray, en un reciente Forbes artículo, el desafío es averiguar para qué se pueden usar mejor las computadoras cuánticas. Al igual que con cualquier nueva tecnología, no hay una respuesta fácil, ya que muchos clientes potenciales no entienden los beneficios hasta que ven que los sistemas en funcionamiento resuelven sus problemas. Sin embargo, es seguro decir que las computadoras cuánticas serán particularmente buenas para abordar ciertos problemas que son difíciles o incluso imposibles de resolver para las computadoras clásicas.

Una de las aplicaciones más conocidas es el algoritmo de Shor, que puede factorizar grandes números exponencialmente más rápido que los algoritmos clásicos. De hecho, el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de EE. UU. (NIST) ya ha dicho que las computadoras cuánticas, para 2029, podrán romper la infraestructura de clave pública existente como Cifrado AES de 128-bit, que actualmente se utiliza para proteger la información confidencial enviada a través de Internet.

Esta aplicación está impulsando el mercado y la necesidad de grandes máquinas con 10,000 bits cuánticos (qubits) o más. Se utilizarán principalmente para operaciones de inteligencia para descifrar datos que se han almacenado con cantidades relativamente bajas de cifrado (aunque, irónicamente, dichos datos probablemente sean antiguos y no tan valiosos). Entonces, si las computadoras cuánticas se vuelven realidad, su capacidad para descifrar algoritmos de cifrado comprometerá la seguridad de Internet y dañará la seguridad global.

Es un problema reconocido por muchos gobiernos y organizaciones, incluyendo NIST mismo, que ha lanzado un programa para desarrollar nuevos Estándares criptográficos “poscuánticos” que será resistente a los ataques de las computadoras cuánticas. Estos nuevos estándares estarán diseñados para ser seguros incluso si un atacante tiene una computadora cuántica.

Hazlo funcionar

Las computadoras cuánticas potentes y rentables también serán excelentes para usar algoritmos especiales para resolver problemas complejos de "optimización", como la programación, el enrutamiento y la logística. Estos implican buscar la solución óptima entre muchas posibilidades, siendo la más famosa la “problema del viajante de comercio”, que requiere encontrar la ruta más corta posible entre varias ciudades para que cada una sea visitada al menos una vez antes de regresar a casa. Empresas como Amazon, Fedex y UPS, que se centran en la entrega y la logística, seguramente querrán incursionar en la tecnología cuántica.

Otra aplicación emocionante implicaría la simulación de sistemas cuánticos, lo cual es difícil de hacer con un dispositivo clásico. Por lo tanto, las computadoras cuánticas serían perfectas para la química cuántica, que consiste en simular el comportamiento de las moléculas y las reacciones químicas. Puedo imaginar un enorme mercado potencial para las compañías farmacéuticas que desarrollan nuevos medicamentos, los fabricantes que construyen nuevos tipos de baterías o las empresas que crean nuevos materiales.

Luego está aprendizaje automático e inteligencia artificial (IA). Las computadoras cuánticas deberían poder mejorar los algoritmos de aprendizaje automático (potencialmente de manera bastante drástica) proporcionando rutinas de optimización más rápidas y eficientes o explorando nuevos modelos y arquitecturas. Este podría ser un nuevo mercado masivo, pero dependerá de que el sector de la tecnología cuántica construya computadoras cuánticas prácticas a gran escala y desarrolle algoritmos y aplicaciones que puedan aprovechar sus capacidades únicas.

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De hecho, hay muchos enfoques en juego a nivel de hardware cuántico. Como he mencionado, empresas como Google, IBM, Orca, Rigetti y Universal Quantum ya están desarrollando procesadores cuánticos con un número cada vez mayor de qubits. Ha habido mucha investigación para desarrollar nuevos tipos de qubits, como los qubits topológicos, que son más resistentes al ruido y los errores. Pero no está claro si ganarán o si prevalecerán los qubits superconductores, de trampa de iones, de silicio u ópticos.

También tendremos que desarrollar sistemas operativos para todas estas opciones de hardware, mientras que los algoritmos también deberán construirse y probarse. De hecho, pasarán años, si no décadas, antes de que los clientes potenciales puedan comprender completamente la relación costo-beneficio de las computadoras cuánticas. ¿Por qué gastar dinero en una nueva computadora cuántica si una computadora clásica puede hacer el trabajo igual de bien?

La incertidumbre que rodea a las computadoras cuánticas desaparecerá solo cuando alguien comience a vender una plataforma de hardware escalable y asequible, con 10,000 qubits o más.

Claro, algunas de las primeras aplicaciones de las computadoras cuánticas llegarán al mercado, pero la incertidumbre que rodea a estas máquinas solo se desvanecerá cuando alguien comience a vender una plataforma de hardware escalable y asequible, con 10,000 XNUMX qubits o más. Ahí es cuando la computación cuántica despegará y estaremos seguros de para qué sirven. Los físicos pueden estar asombrados por todas las cosas cuánticas, pero nadie sabe cuándo alcanzará esa "meseta de productividad".

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• Fuente: https://physicsworld.com/a/when-will-quantum-computers-finally-break-into-the-market/