El primer computador cuántico llega a Colombia

No se trata de vender el computador, por lo menos no en varios años. Los computadores tradicionales todavía se utilizan y seguirán siendo necesarios. Pero con la llegada del primer computador cuántico a Colombia, se abre la puerta a un sistema de cómputo que las grandes potencias del mundo buscan dominar para resolver, entre otros problemas, cuestiones relacionadas con la salud, logística o la seguridad bancaria. 
 

Un ejemplo clásico para entender el poder de esta tecnología es imaginar un laberinto que se quiere resolver. Un computador clásico probaría cada posibilidad de camino una por una, mientras que la computación cuántica revisaría todas las posibilidades simultáneamente para encontrar la correcta.

La computación cuántica trae consigo una nueva forma de pensar. “Es un mundo por explorar, donde problemas que ahora son difíciles pueden convertirse en fáciles, donde se unen las matemáticas, la física, la ingeniería, las ciencias y la computación. Eso es fascinante”, explica la profesora Valerie Gauthier.
 

Y es que el mundo está lleno de retos que necesitan grandes cálculos. Otro ejemplo nos ayuda a entender más sobre la computación cuántica: existe un gran desafío en el campo de la medicina con las proteínas, esenciales para el funcionamiento de tejidos y órganos del cuerpo. Las proteínas cambian para cumplir múltiples funciones, y rastrear estas transformaciones es extremadamente complejo. Actualmente, no existe la capacidad de cómputo para hacerlo.

Lograr un seguimiento a las proteínas permitiría predecir el resultado de su interacción con los fármacos, reduciendo significativamente el método de ensayo y error en el desarrollo de medicamentos. Asimismo, se podrían detectar cambios sutiles en las estructuras de las proteínas asociadas a enfermedades como el cáncer.

Otro ejemplo es el de la encriptación de información. Gracias a esta, los bancos pueden proteger la identidad y el dinero de sus clientes; de esa confianza depende su éxito. Sin embargo, un computador cuántico podría desencriptar información sensible de los bancos o la información confidencial de los países, siendo esta una de las principales motivaciones para dominar esta tecnología.

“Estamos acostumbrados a decir: ‘Los computadores van mejorando’, pero realmente hay muchos problemas que son tan complejos que podemos decir que los computadores clásicos nunca serán capaces de resolver”, explica Darío Gil, vicepresidente senior y director de Investigación de IBM, para el programa 60 Minutes. Por eso es necesario tener “una nueva forma de representar y procesar información”. La computación cuántica sería la solución. 

En el mundo, grandes empresas de tecnología como IBM o Google trabajan en perfeccionar sus computadores cuánticos. Para obtener resultados con un número mínimo de errores, aún enfrentan desafíos, principalmente relacionados con problemas físicos como la refrigeración y estabilización de los qubits, que son el elemento fundamental de la computación cuántica.

Pero esta carrera lleva muchos años y los fundamentos de la física cuántica ya son algo con lo que se trabaja en universidades como Los Andes hace años. El computador que llega a Colombia utiliza dos qubits y permitirán realizar más de 300 experimentos, claves para que los estudiantes se familiaricen con los conceptos de la física y la computación cuántica.

El computador de la marca Spin Q, es modelo Gemini Lab y funciona con la técnica de resonancia magnética nuclear. "Permitirá introducir a los estudiantes en una nueva forma de procesar la información”, dice el profesor del Departamento de Física, Julián Rincón.  

Este computador en particular no resolverá las grandes necesidades de cómputo de la humanidad, pero “nos ayuda en las clases a inspirar. A decirles: ‘Miren, esto existe, ya está aquí, es concreto. Ustedes lo pueden ver, no es solo algo teórico”, dice Valérie Gauthier, del Departamento de Ingeniería de Sistemas y Computación.

Por su parte, la profesora Alejandra Valencia, quien imparte la clase de óptica cuántica en Los Andes, explica que este computador permitirá bajar las ecuaciones de los tableros y hacerlas de cierta forma más tangibles. “Se logra visualizar la idea, y dejan de ser solo ecuaciones matemáticas”, dice Valencia, quien además insiste en que la base de todo ese conocimiento se ha trabajado durante años en los laboratorios de óptica cuántica de la Universidad. “Hace 12 años hicimos el protocolo de distribución de llaves cuánticas utilizando fotones”, recuerda. 

Para entender la computación cuántica, es útil comenzar con los transistores, componentes fundamentales de los computadores clásicos. Los transistores actúan como interruptores que representan los bits, unidades de información digital que pueden tener dos estados: 0 o 1. En los chips actuales, millones de transistores trabajan juntos para realizar cálculos.

La computación cuántica, en cambio, utiliza qubits, la unidad básica de información cuántica. Estos qubits no se limitan a los estados 0 y 1, sino que pueden existir en una superposición de ambos estados simultáneamente, gracias a las propiedades de la mecánica cuántica.  

Los qubits pueden estar representados físicamente por electrones, fotones u otros sistemas cuánticos, que aprovechan fenómenos como la superposición y el entrelazamiento para realizar ciertos cálculos de manera más eficiente que los computadores clásicos. Esta capacidad de trabajar con múltiples estados simultáneamente abre nuevas posibilidades para resolver problemas complejos.

“La computación clásica es muy buena, hace maravillas y seguirá evolucionando. Pero la computación cuántica servirá, por ejemplo, para hacer simulaciones de sistemas biológicos, como trabajar con el número de Avogadro de átomos, es decir, 10 elevado a 23 átomos o células”, explica Valencia.

La llegada del primer computador cuántico a Colombia marca un hito en la educación y la investigación tecnológica del país. Aunque aún queda un largo camino para aprovechar todo su potencial, esta herramienta permitirá a estudiantes y académicos explorar las fronteras de la ciencia cuántica, preparándose para los retos del futuro. Así, Colombia trabaja para participar en el avance de una tecnología que promete transformar el mundo.