"Se acerca una revolución". Michio Kaku (California, EEUU, 1947), prestigioso físico teórico reconvertido en gurú del futuro, comienza así su última obra, consagrada a una tecnología que, según asegura, «lo cambiará todo».
Estamos hablando del ordenador cuántico.
En Supremacía cuántica (Editorial Debate), el catedrático de la Universidad de Nueva York y famoso divulgador desgrana en qué consiste esta compleja tecnología, las asombrosas aplicaciones que traerá consigo pero también sus riesgos y los escollos que aún hay que resolver para que estos superordenadores puedan transformar casi cualquier aspecto de nuestra vida y de la sociedad. Problemas como la escasez de alimentos, enfermedades que hoy son mortales o las dificultades para obtener abundante energía limpia y barata encontrarán una solución gracias a estos nuevos sistemas de computación que, sin embargo, serán también una amenaza para la seguridad y la economía mundiales pues, debido a su enorme potencia, podrían descifrar todos los ciber códigos conocidos.
Aunque parezca ciencia ficción, ese futuro podría ser realidad a mediados de este siglo, según este visionario convencido de que "todo es posible en la era cuántica".
Pero, ¿por qué son tan especiales? Esta nueva generación de superordenadores se basa en la mecánica cuántica, la rama de la física que estudia las partículas atómicas y subatómicas, y usa como unidad básica de información el qubit, en vez del bit del ordenador tradicional. Mientras el bit sólo puede adoptar un valor -uno o cero-, el qubit permite la superposición coherente de unos y ceros, de modo que un qubit puede ser cero y uno a la vez. Esta multiplicidad de estados amplifica enormemente la capacidad de computación de una máquina cuántica.
Para saber más
En 2019 y 2020 respectivamente, dos grupos de investigadores anunciaron al mundo que habían logrado la llamada supremacía cuántica, el punto en el que el ordenador cuántico supera a un superordenador digital ordinario en tareas específicas. Cuando en 2012 el físico John Preskill, del Instituto de Tecnología de California, acuñó el término supremacía cuántica se pensó que transcurrirían décadas o siglos antes de que las computadoras cuánticas superaran a digitales. Pero ocurrió mucho antes de lo esperado. Google fue el primero en anunciar que su computadora cuántica, Sycamore, podía resolver en 200 segundos un problema matemático que el superordenador más rápido del mundo tardaría 10.000 años en completar. Al año siguiente, el Instituto de Innovación Cuántica de la Academia China de las Ciencias aseguró que su ordenador cuántico era cien billones de veces más rápido que un superordenador normal. Y en 2021, IBM presentó su propio ordenador cuántico, Eagle, con más potencia de cálculo que los anteriores. Para Kaku, "estamos entrando en una una era completamente nueva".
- Hace ya cinco años que se alcanzó la supremacía cuántica. Del 1 al 10, ¿en qué fase diría que estamos en la carrera para conseguir ordenadores cuánticos que como describe en su libro, ayuden a prevenir el cáncer o el alzheimer, producir energía limpia a bajo coste o nuevos fertilizantes que permitan alimentar a la creciente población mundial?
- Creo que estamos en un 5 (en una escala del 1 al 10) en lo que respecta al estado de desarrollo de los ordenadores cuánticos. Cada día se producen avances tremendos. En las últimas décadas, los científicos han superado el problema de construir los primeros ordenadores cuánticos que pueden superar la velocidad de los superordenadores ordinarios en determinados problemas. Lo que antes se consideraba ciencia ficción se ha convertido en realidad.
- Pese a los avances y debido a lo complejo que resulta el proceso, comenta usted que no todos los científicos están convencidos de que la computación cuántica, con todas esas potenciales e increíbles aplicaciones, llegue a desarrollarse algún día. ¿Qué opina usted, está convencido de que sí se desarrollarán o no está seguro?
- Aún quedan obstáculos. Los ordenadores cuánticos tienen que enfriarse hasta casi el cero absoluto para poder realizar cálculos matemáticos complejos. La «prueba de principio» de los ordenadores cuánticos ya se ha logrado. Ahora el problema es cuantitativo, más que cualitativo, así que el problema es aumentar el número de qubits de un ordenador cuántico y reducir los errores que puedan surgir.
- Dice que nadie sabe cuándo entrarán en el mercado y que, según los analistas, un ordenador cuántico viable que pueda resolver problemas del mundo real está a muchos años vista. En uno de los últimos capítulos recrea cómo podría ser la vida en 2050, con muchos avances gracias a la computación cuántica. ¿Es esa su predicción personal, es decir, cree que es viable que en 2050 tengamos esas aplicaciones?
- Creo que los avances revolucionarios que predije en mi libro son definitivamente posibles. Dado el ritmo al que se construyen los ordenadores cuánticos, en 2050 muchos de los problemas a los que se enfrentan los ordenadores digitales ordinarios estarán resueltos.
- ¿Qué aplicaciones de la computación cuántica cree que serán las primeras en llegar?
- De los cientos de aplicaciones posibles de los ordenadores cuánticos, creo que las primeras en resolverse serán las que se basan en el mero procesamiento numérico o number crunching [procesos que requieren el cálculo y análisis de grandes cantidades de datos]. Por ejemplo, las leyes básicas del clima, los reactores de fusión, o el análisis de moléculas de proteínas son bien conocidos. El problema es disponer de un ordenador lo bastante potente como para utilizar esas leyes para predecir la evolución futura de esas tecnologías. Así pues, los primeros problemas que resolverán los ordenadores cuánticos son los que se basan en la pura potencia de cálculo, más que en nuevas leyes.
- Una de las aplicaciones que más me han llamado la atención es que el cáncer podría diagnosticarse en una etapa muy temprana, a partir de las células cancerígenas que podrían detectarse en el agua que escupimos al lavarnos los dientes. ¿Cómo de probable ve que tengamos este tipo de tecnología en casa?
- Ya se están utilizando ordenadores digitales para analizar las aguas residuales del sistema de alcantarillado con el fin de detectar rastros de virus como el Covid-19. En el futuro, podemos imaginarnos todo el sistema de alcantarillado como un vasto sistema de alerta temprana para analizar nuevos virus letales. Así, en el futuro no nos sorprenderemos cuando aparezca el próximo virus asesino.
- Dice usted que la combinación de inteligencia artificial (IA) y ordenadores cuánticos puede incrementar significativamente la capacidad de estos para resolver problemas de todo tipo. ¿Tendrá o está teniendo también la IA un papel en el desarrollo y avance de la computación cuántica?
- Los ordenadores digitales y los cuánticos pueden complementarse. Las computadores digitales ordinarias pueden abordar una gran variedad de problemas complejos. Pero las cuánticos pueden sobresalir por su enorme potencia para abordar problemas en profundidad que superan la capacidad de cálculo de los ordenadores digitales. Por ejemplo, los ordenadores digitales han descifrado el esquema molecular aproximado de miles de proteínas diferentes, haciendo una serie de suposiciones y aproximaciones. Los ordenadores cuánticos podrán determinar la estructura precisa de determinadas proteínas.
- ¿Los ordenadores tradicionales coexistirán con los ordenadores cuánticos durante muchos años?
- Los ordenadores digitales no serán sustituidos totalmente por los ordenadores cuánticos. Los teléfonos móviles digitales seguirán siendo probablemente una forma rápida y cómoda de acceder a los ordenadores en la nube. Los ordenadores cuánticos del futuro pueden ser enormes, por lo que se colocarán en la nube. Así que utilizaremos los ordenadores digitales para las aplicaciones cotidianas y para comunicarnos con los ordenadores cuánticos, que estarán ocultos en la nube.
- Advierte usted que un hacker armado con un ordenador cuántico podría entrar en cualquier ordenador digital del planeta, perturbando industrias o el ejército. ¿Qué pueden hacer las empresas, las agencias de seguridad, el Gobierno y los ciudadanos para protegerse, si es que posible protegerse?
- Uno de los problemas de los ordenadores cuánticos es que son tan potentes que pueden entrar en cualquier ordenador digital. Esto significa que habrá que idear un sistema de seguridad completamente nuevo para evitar que los delincuentes entren en los ordenadores digitales. Una posibilidad es utilizar la tecnología cuántica para derrotar a otra tecnología cuántica. Por ejemplo, en un cable láser de fibra óptica, la luz está polarizada (como en las gafas de sol polarizadas). La luz polarizada sólo vibra en un ángulo. Pero si algún delincuente irrumpe en un cable de fibra óptica polarizado, la dirección de la polarización cambia, lo que puede detectarse fácilmente. Así que, en el futuro, los detectores de polarización podrán utilizarse para detectar la presencia de delincuentes en Internet.
- Su familia procede de Japón, uno de los países con mayor esperanza de vida. Con todos los avances médicos que están por venir, parece que podríamos llegar a ser más longevos. En su opinión, a finales de siglo, ¿cuántos años cree que podría vivir la gente?
- El envejecimiento es causado por la acumulación de errores moleculares en nuestras células. Pero nuestros cuerpos tienen mecanismos de defensa para eliminar o arreglar algunos de estos errores moleculares. Por ejemplo, la hidra (que suele encontrarse en los estanques) es en realidad inmortal. Si se corta una hidra, vuelve a crecer y reemplaza el órgano dañado. También el tiburón de Groenlandia puede llegar a vivir casi 500 años. En el futuro, los ordenadores cuánticos podrán detectar dónde están estos errores moleculares y curarlos. Es imposible predecir con exactitud cómo esto alargará la vida humana. Pero los ordenadores cuánticos pueden ser la tecnología crucial que nos permita vivir más años.
- El futuro que usted describe es impresionante con todos esos avances que puede permitir la computación cuántica. Parece casi un futuro perfecto así que le voy a hacer la pregunta inversa. ¿Hay algún campo en el que las tecnologías cuánticas no serán útiles?
- Un área en la que los ordenadores cuánticos pueden fallar es la de predecir el comportamiento humano. En nuestro cerebro hay 100.000 millones de neuronas, cada una de ellas conectada a otras 10.000, por lo que el número de estados neuronales en nuestro cerebro es enorme, probablemente más allá de la capacidad de un ordenador cuántico. El número de pensamientos en un cerebro probablemente supere nuestra capacidad de predecir el comportamiento humano.
- Parece que la transformación social por la irrupción de las tecnologías cuánticas será enorme, se cambiarán las formas de proceder en muchos sectores, desaparecerán muchas profesiones y habrá que hacer muchas adaptaciones. ¿Cree que estamos preparados para hacer tantos cambios tan rápido?
- En el futuro, varios tipos de trabajos utilizarán ordenadores avanzados pero no serán necesariamente sustituidos por ellos, por ejemplo, los empleos que requieren manipular nuevos patrones (trabajos como jardineros, fontaneros, carpinteros, sanitarios); los empleos que requieren un estrecho contacto con las personas (maestros de escuela, abogados, consejeros); los que requieran liderazgo (presidentes de empresas, directores, gerentes). Los ordenadores cuánticos podrán reemplazar los trabajos que son repetitivos y realizan tareas fijas, pero los que requieren un estrecho contacto con las personas cambian constantemente y exigen anticiparse a las nuevas tendencias e ideas, por lo que son más difíciles de sustituir. Pero a medida que el mercado laboral cambia con los nuevos avances tecnológicos, la clave está en educar a los trabajadores para que puedan realizar nuevas tareas que los robots no pueden llevar a cabo.
- Hay varios países que están invirtiendo mucho dinero en las tecnologías cuánticas. ¿Cuál diría que es líder en esa carrera cuántica?
- Hasta ahora, el líder en esta tecnología es Estados Unidos, pero China y los países europeos no están muy lejos.
- ¿Tendremos ordenadores cuánticos en nuestras casas, o es una tecnología tan compleja que no tendrá usos domésticos?
- Probablemente no tendremos ordenadores cuánticos en casa. Los ordenadores cuánticos del futuro estarán probablemente en la nube, y nos comunicaremos con ellos a distancia, a través de objetos como teléfonos móviles.
- Menciona también cómo los ordenadores cuánticos ayudarán a buscar vida en exoplanetas y a rastrear vida inteligente. ¿Cómo cree que habrá que proceder si se detecta vida orgánica en un exoplaneta o se encuentran señales de vida inteligente en otro mundo?
- Sí, debemos estudiar la existencia de seres y civilizaciones extraterrestres inteligentes, pero no deberíamos establecer contacto con ellos a menos que determinemos que son pacíficos. Deberíamos estudiarlos primero para comprender su tecnología y sus intenciones.
- En la última entrevista que concedió a este diario dijo que, para usted, la mayor pregunta de la astrofísica era averiguar qué ocurrió antes del Big Bang. La tecnología cuántica, según su libro, desempeñará un papel en la investigación del origen del universo. ¿Espera que los científicos puedan obtener respuestas gracias a estos ordenadores?
- La teoría de cuerdas, en la que se centra mi investigación, es la principal y única candidata a una teoría del todo que pueda explicar todas las leyes físicas. Pero tiene más de una solución. Necesitamos ordenadores cuánticos para determinar cuál de estos universos de cuerdas es nuestro universo, lo que puede ser posible con un ordenador cuántico.
- Sostiene que también la exploración espacial se beneficiará de estas tecnologías, ayudando a explorar Marte. Sin embargo, estamos en 2024, y el programa Artemisa para volver a la Luna sufre continuos retrasos. ¿Cree que los humanos iremos a Marte y, en caso afirmativo, cuándo calcula que podría ocurrir?
- Sí, creo que iremos a Marte, pero habrá retrasos en el camino. Lo principal es que el coste de los viajes espaciales sigue bajando. Antes costaba 10.000 dólares poner un kilo de cualquier cosa en órbita alrededor de la Tierra. Pero ahora, como los cohetes son reutilizables, el coste ha caído en picado. Por eso los civiles de a pie pueden ir al espacio exterior, y por ello, una misión a Marte será factible en las próximas décadas, quizá hacia 2040.
Supremacía cuántica
Editorial Debate. 375 páginas. 23,90 euros. Puede comprarlo aquí.