Comenzó una carrera mundial para crear computadoras cuánticos que puedan resolver en segundos problemas que hoy tardarían miles de años. La empresa china Baidu es el último dispositivo experimental. China se encuentra en un camino de pasos agigantados para unirse a Estados Unidos como líder en computación cuántica, una tecnología prometedora pero difícil de alcanzar que algún día podría potenciar la investigación científica y transformar los sectores con gran cantidad de datos, desde las finanzas y los productos farmacéuticos hasta la logística y la energía verde.

Empresa China 

Baidu Inc., es la empresa china pionera de internet conocida por su motor de búsqueda similar al de Google, declaró a finales de agosto que había construido su propia versión de un ordenador cuántico, un dispositivo experimental que aprovecha las peculiaridades de la física cuántica para realizar cálculos a velocidades muy superiores a las de las computadoras electrónicos convencionales.

El avance sigue a otros similares realizados en los últimos años por International Business Machines Corp. Alphabet Inc. y otras empresas de EE.UU., que es ampliamente considerado como el líder mundial en la investigación de la computación cuántica, según informó The Wall Street Journal.

Computadoras cuánticas 

Baidu dijo que su nueva computadora -un conjunto de placas metálicas y cables que se parece un poco a una lámpara de araña de gran tamaño- es accesible de forma gratuita a través de un sitio web y una aplicación móvil para investigadores, ingenieros e incluso niños en edad escolar. Empresas estadounidenses, como IBM y Google, también ofrecen sitios web para acceder a sus computadoras cuánticas.

"Servirá de base para que la gente aprenda más sobre la tecnología", dice Yvonne Gao, profesora adjunta del Centro de Tecnologías Cuánticas de la Universidad Nacional de Singapur, sobre Qian Shi, el nombre del nuevo ordenador, que significa "el cielo es el origen de todo" en chino mandarín. "Sin duda es útil para impulsar la innovación en este sentido".

Si los dispositivos de computación cuántica acabarán pasando del laboratorio al uso comercial generalizado sigue siendo un debate en la comunidad científica. Pero las pruebas matemáticas indican que las computadoras cuánticas plenamente realizados serían capaces de resolver en segundos ciertos problemas que llevarían incluso a los supercomputadoras más rápidos miles o millones de años.

 

La extraordinaria velocidad de las computadoras cuánticas se debe al uso de los llamados bits cuánticos, o qubits, en lugar de los ceros y unos digitales que se utilizan para representar los datos en las computadoras convencionales.

Los bits, como se conoce a esos ceros y unos, sólo pueden tener un único valor. Pero los qubits -que están codificados en partículas subatómicas y atómicas como electrones, fotones e iones- pueden existir como un cero y un uno al mismo tiempo. Este fenómeno, conocido como superposición, hace que los qubits sean magníficamente eficientes a la hora de realizar determinados cálculos, como los necesarios para simular el mundo físico u optimizar los procesos empresariales.

Los qubits también son especiales por su capacidad de entrar en entrelazamiento cuántico, lo que significa que dos partículas, a distancia, reflejarán el comportamiento de la otra como si estuvieran vinculadas. Esta característica puede aprovecharse para coordinar la computación. El miércoles tres físicos que confirmaron la existencia de este fenómeno recibieron el Premio Nobel de Física.

Descubrir cómo controlar estas propiedades ha resultado ser un gran reto. Programar los qubits en los estados adecuados requiere una configuración que permita interactuar con ellos. Pero mantenerlos en esos estados el tiempo suficiente para realizar cálculos requiere justo lo contrario: aislarlos completamente de otras partículas que podrían hacer que los qubits perdieran su información codificada.

"Esa es la gran paradoja de la ingeniería", dice Steven Girvin, profesor de física de la Universidad de Yale.

Si los investigadores lo consiguen, las computadoras cuánticas podrían permitir a los fabricantes de baterías predecir reacciones químicas complejas para diseñar dispositivos de mayor rendimiento. Del mismo modo, las computadoras podrían acelerar el desarrollo de nuevos medicamentos ayudando a los fabricantes de fármacos a simular el plegado de las proteínas, el intrincado proceso por el que estas grandes moléculas biológicas adoptan su forma.

Las computadoras cuánticas también podrían ser capaces de superar la forma estándar de encriptación utilizada para proteger las comunicaciones en todo el mundo, algo que preocupa mucho a las instituciones financieras y a los gobiernos que desean mantener los secretos militares y de inteligencia.

Los físicos cuánticos afirman que es esta preocupante posibilidad -y el miedo a quedarse atrás- lo que ha alimentado el interés y la inversión masiva de los gobiernos en esta tecnología a nivel mundial.

Estados Unidos, Alemania, Francia y la India son algunos de los países que se comprometieron a destinar más de mil millones de dólares a la investigación de tecnologías cuánticas en los próximos años. Pekín no publica cifras sobre sus inversiones previstas, pero los informes de los medios de comunicación chinos y los grupos de investigación política de Estados Unidos, incluidos el grupo de expertos Rand Corp. con sede en Santa Mónica (California) y McKinsey, situaron su compromiso en un periodo similar entre 1.000 y más de 15.000 millones de dólares.

En comparación con Estados Unidos, China llegó tarde a la computación cuántica. Primero trató de dominar un campo relacionado conocido como comunicación cuántica, cuyo objetivo es desarrollar un método de encriptación que sea casi imposible de piratear. Los expertos en política tecnológica de China dicen que ese enfoque inicial probablemente se produjo en respuesta a las revelaciones en 2013 del ex contratista del gobierno estadounidense Edward Snowden de que Washington había hackeado profundamente la columna vertebral de Internet de China.

Desde que dio un salto adelante en su intento de construir una Internet a prueba de hackeos, el cambio de atención de Pekín hacia la computación cuántica se hizo evidente en el creciente número de proyectos de investigación y avances de los científicos chinos. El trabajo alimentó un número incipiente de esfuerzos comerciales. Baidu se basó en las innovaciones de las universidades chinas para construir su ordenador, dice Runyao Duan, director del instituto de computación cuántica de Baidu.

Estados Unidos sigue siendo líder en este campo, según un análisis de 2022 de documentos científicos de Rand Corp. Y Washington ya  intentó frenar los avances de China. El año pasado, el Departamento de Comercio de EE.UU. prohibió la exportación de equipos de alta tecnología a ocho empresas y laboratorios chinos sospechosos de apoyar los esfuerzos de China para crear aplicaciones militares basadas en la tecnología cuántica. Los controles de exportación más amplios sobre equipos para fabricar chips de silicio avanzados también afectó a las computadoras cuánticas, que a veces utilizan chips de silicio que dependen de las mismas tecnologías de fabricación.

Mientras tanto, los académicos estadounidenses afirman que a los estudiantes chinos les resulta cada vez más difícil obtener visados para llevar a cabo investigaciones cuánticas en EEUU. "Se ha convertido en algo común que cuando los estudiantes o postdoctorales chinos vienen a EE.UU., no pueden decir que están haciendo computación cuántica", afirma Scott Aaronson, director del Centro de Información Cuántica de la Universidad de Texas, en Austin.

El Departamento de Estado no respondió a preguntas sobre su política de concesión de visados, pero dijo que consideraba prioritaria la movilidad de los estudiantes e investigadores internacionales. "Damos la bienvenida a estudiantes y académicos de países de todo el mundo, incluida la República Popular China", dijo un portavoz.

En la conferencia de Pekín en la que se presentó Qian Shi, Yu Dapeng, decano del Instituto de Ciencia e Ingeniería Cuántica de Shenzhen, lamentó los obstáculos impuestos por Estados Unidos, así como los retos internos a los que se enfrenta el continuo desarrollo cuántico de China. "Hay mucha gente que se dedica a la cuántica, pero es raro que tengan una innovación propia y única o una tecnología competitiva", dijo el Dr. Yu.

Expertos de Rand Corp. y de otros lugares afirman que los avances de la computación cuántica en China han beneficiado a este campo a nivel mundial, y añaden que más restricciones ralentizarían el ritmo del progreso científico. La mitad de los artículos publicados sobre investigación cuántica son fruto de colaboraciones internacionales, y los científicos estadounidenses son los que más artículos cuánticos publican con científicos de China, según el análisis de Rand Corp.

Queda mucho por investigar antes de que las computadoras cuánticas alcancen su pleno potencial. Los investigadores calculan que para construir un ordenador cuántico lo suficientemente potente como para superar los protocolos de encriptación de datos existentes se necesitarían millones de qubits, un hito que, según dicen, probablemente esté a una década o más de distancia. IBM, líder del sector en la actualidad, creó un ordenador cuántico con 127 qubits. Baidu dice que Qian Shi tiene 10 qubits y la empresa planea lanzar un ordenador de 32 qubits el año que viene.

Científicos de todo el mundo buscan ahora formas de construir computadoras cuánticas más sofisticadas, incluyendo la prueba de diferentes partículas como qubits y el uso de diferentes métodos para controlarlos. El diseño de computadoras cuánticas más popular en la actualidad -el que están desarrollando IBM, Google, Rigetti y ahora Baidu- se basa en un dispositivo que enfría un chip de computadora a temperaturas ultrabajas, obligando a sus electrones a entrar en un estado cuántico.

Las empresas también buscan aplicaciones comerciales provisionales, como la mejora de la gestión de activos financieros o la coordinación de rutas marítimas, que podrían ser posibles con solo cientos o miles de qubits, que los físicos cuánticos confían más en que lleguen dentro de unos años.