El mercado en alza con la expectativa de la informática cuántica

Una reconocida personalidad de la TV que conduce un show sobre acciones e inversiones se complace en decir: "Siempre hay un mercado en alza en algún lugar"; es decir, siempre es posible encontrar un lugar que atrae el interés de muchos inversores. Dado que el mercado de valores de EE. UU. cerró recientemente el peor año desde 2008, es posible que considere que ese refrán ha sido refutado. Pero, les voy a presentar un lugar donde puede encontrar un mercado en alza estos días: la computación cuántica que está resonando.

El evento que parece haber estimulado el auge de la computación cuántica fue el premio Nobel de Física 2022 que se entregó al físico francés Alain Aspect, al físico austríaco Anton Zeilinger y al físico estadounidense John Clauser por su trabajo en partículas cuánticas entrelazadas. Estas partículas son el núcleo de la computación cuántica.

Se cree que una vez que se hayan resuelto los errores, las computadoras cuánticas podrán abrir nuevas fronteras en las matemáticas y revolucionar el desarrollo de químicos industriales y drogas. Sin embargo, es el lado oscuro de la computación cuántica la que parece haber despertado la imaginación de los expertos: el temor es que las computadoras cuánticas puedan descifrar cada protocolo de cifrado que está actualmente en uso, por lo tanto se desencadenaría todo tipo de estragos. Las claves criptográficas protegen la mayoría de las criptografías en línea, entre ellos transacciones financieras y aplicaciones populares de mensajes de texto. Una computadora cuántica práctica puede descifrar presuntamente estas claves en menos de un día. El CEO de una importante empresa de ciberseguridad informó recientemente que los criminales y otros actores con malas intenciones están lanzando ahora ataques "almacenar ahora-descifrar más tarde", por lo que roban ahora datos para descifrarlos en el futuro con computadoras cuánticas a construir.

El Departamento de Seguridad Nacional indica que este tipo de descifrado será posible en 2030. Este es un interrogante para las entidades que tienen muchos datos propietarios encriptados: militares, inteligencia gubernamental e institutos financieros son posiblemente los más nerviosos con la informática cuántica. No sorprende que NIST abrió algo denominado Centro Nacional en Excelencia en Ciberseguridad. Su objetivo es desarrollar criptografía poscuántica que las computadoras cuánticas no pueden descifrar.

Antes de que nos hiperventilemos por los riesgos de la informática cuántica de acá a siete años, puede ser útil repasar dónde se encuentra esta tecnología en la actualidad. Un investigador en la universidad Keio en Tokyo dijo que la informática cuántica está ahora en una etapa similar a la informática clásica a fines de 1980. Pero, creo que ha sido generoso. Si bien las computadoras se vendieron en tiendas al público a fines de 1980, las computadoras cuánticas de hoy solo existen en laboratorios y deben ser operadas con equipos de investigadores. Hoy las computadoras cuánticas son computacionalmente pequeñas, la más grande es la IBM Osprey con 433 qubits, y "ruidosas", es decir, fallan en casi todas las tareas.

Tenga en cuenta un computadora cuántica denominada Sycamore que está desarrollando Google. Actualmente tiene un procesador de 54 qubit y se debe colocar en un cilindro de sies pies de alto de nitrógeno líquido por, al menos, un día antes de los componentes superconductivos de los que depende para ser estable y poder usarla. Los informes indican que un logro de Sycamore is la capacidad de contar hasta cuatro. Según el informe, el procesador Sycamore comete un error casa mil pasos y así en promedio.

Por supuesto, un trabajo útil en una computadora cuántica requiere más que miles de pasos. La ejecución de las computadoras cuánticas de algoritmos se basan principalmente en una matriz de multiplicaciones de vectores. Para obtener resultados significativos, un programa debe ejecutarse decenas de miles de veces después de los que las técnicas de procesamiento de señal filtran los resultados de una montaña de datos.

La tolerancia a las fallas es un gran problema con las computadoras cuánticas porque actualmente las máquinas cuánticas actuales cometen tantas de estas fallas. Es posible que crea que la situación podría haber mejorado al inspeccionar el estado de los qubits mientras el procesador se ejecuta. El problema de medir los qubits provoca el deterioro del cálculo. No solo las mediciones de observadores curiosos son las que causan problemas; hay cualquier cantidad de interacciones con el entorno que tergiversa los resultados de la misma manera.

Algunos investigadores piensan que podremos ver el primer qubit totalmente tolerante a fallas en un año aproximadamente. De todas formas, es posible que las computadoras capaces de alojar qubits tolerantes a fallas sean masivas en el futuro cercano. Por ejemplo, Google tiene planes de crear una computadora cuántica que se asentará en un freezer del tamaño de un garage para un auto.

Estos factores nos hacen recordar las palabras de mi primer supervisor ingeniero. Se enorgulleció al decirles a los ingenieros jóvenes súper optimistas de su equipo: "tienen problemas que ni si quiera sabían que tenían", cuando llegó la hora de realizar su primer proyecto de diseño importante.

Esta observación también puede ser verdadera para las computadoras cuánticas que parecen más esfuerzos de investigación que las predecesoras a los ciberpiratas. Posiblemente veamos que las computadoras cuánticas tienen las súper capacidades de descifrado que tanto preocupa al Departamento de Seguridad Nacional. Pero, mi viejo supervisor posiblemente desestime el plazo de siete años de la misma manera que lo hizo con el entusiasmo de sus ingenieros inexpertos.