¿Qué es un ordenador cuántico? Efectos en las empresas

01¿Qué es un ordenador cuántico?

Todos los ordenadores que usamos, del teléfono al servidor de un centro de datos, procesan la información con unidades llamadas bits. Cada bit vale 0 o 1, y el cálculo se realiza mediante el cambio rápido de miles de millones de bits.

La computación cuántica, en cambio, utiliza para calcular las reglas de la mecánica cuántica, que rigen el comportamiento de las partículas subatómicas. Aquí la unidad básica es el qubit, y su comportamiento es radicalmente distinto al del bit clásico. Esa diferencia puede abrir la puerta, en ciertos problemas, a cálculos que en la práctica no podrían resolverse con métodos clásicos.

Aclaremos desde el principio un malentendido importante: un ordenador cuántico no es una versión más rápida del ordenador actual. Para leer el correo, abrir una web o ejecutar un programa de contabilidad no se necesita un ordenador cuántico, ni se necesitará.

02¿Qué es un qubit y en qué se diferencia del bit?

Para entender qué es un qubit basta conocer tres conceptos. Son temas profundos desde el punto de vista de la física, pero su lógica puede explicarse con lenguaje sencillo.

Superposición

El bit clásico vale 0 o 1. Un qubit, en cambio, puede estar, hasta que se mide, en un estado en el que los estados 0 y 1 coexisten con ciertas probabilidades. Esto se llama superposición. Al medir, el qubit se reduce a un único resultado, 0 o 1.

Entrelazamiento

Dos o más qubits pueden relacionarse de modo que el estado de uno no pueda describirse con independencia del otro. Este entrelazamiento permite que los qubits representen juntos un espacio de estados mucho más rico.

Interferencia

Los algoritmos cuánticos organizan las probabilidades de modo que, como las ondas, se refuercen o se anulen entre sí. Se aumenta la probabilidad de la respuesta correcta y se reduce la de las incorrectas. La potencia del ordenador cuántico no procede de probar cada posibilidad una por una, sino de este orden de interferencia.

03¿Para qué sirve un ordenador cuántico?

La respuesta honesta a para qué sirve un ordenador cuántico: da ventaja en problemas con cierta estructura matemática. Las áreas en las que más se centran los investigadores son estas:

• Simulación de materiales y química: el comportamiento de las moléculas es cuántico por naturaleza; es un campo prometedor para la investigación de nuevos fármacos, baterías y catalizadores.
• Optimización: se estudian problemas con muchas variables, como rutas logísticas, planificación de la producción y distribución de carteras; la ventaja práctica sigue en fase de investigación.
• Descifrado: el algoritmo de Shor podría romper los métodos de cifrado de clave pública hoy más extendidos en un ordenador cuántico lo bastante grande y sin errores.
• Problemas de búsqueda: el algoritmo de Grover logra una aceleración de orden cuadrático en las búsquedas no estructuradas.
• Aprendizaje automático: se investiga la contribución de los métodos cuánticos a algunos problemas de aprendizaje, pero los resultados están aún en una fase temprana.

04¿Qué dice el calendario realista?

Los ordenadores cuánticos actuales funcionan, pero tienen limitaciones serias. Los qubits se alteran con la menor influencia del entorno; esto se llama decoherencia. Muchos sistemas requieren mantenerse a temperaturas próximas al cero absoluto y los cálculos tienen un margen de error.

Por eso el verdadero objetivo del sector es construir ordenadores cuánticos tolerantes a fallos, que corrijan sus propios errores. Para ello, muchos qubits físicos deben unirse para formar un único qubit lógico fiable. Los expertos hacen estimaciones distintas sobre cuándo se alcanzará ese umbral; no es posible dar una fecha exacta.

El panorama realista es este: en los próximos años la computación cuántica avanzará de los laboratorios de investigación hacia la industria, y los primeros beneficios concretos se verán probablemente en campos como la química y la ciencia de materiales. No se espera que a corto plazo cambie directamente el funcionamiento cotidiano de una pequeña o mediana empresa.

05Computación cuántica y riesgo para el cifrado

El aspecto más concreto del ordenador cuántico para las empresas es la seguridad. Las conexiones seguras en internet, las firmas digitales y muchos métodos de autenticación se basan en cifrado de clave pública como RSA y las curvas elípticas. Un ordenador cuántico lo bastante potente podría romper estos métodos.

Eso todavía no es posible, pero hay pasos que dar hoy. Existe un riesgo llamado recopilar ahora, descifrar después: un atacante puede registrar hoy datos cifrados y esperar a descifrarlos cuando exista la capacidad cuántica. Para los datos que deben permanecer secretos durante años, es un asunto serio.

Los métodos desarrollados contra ello se llaman criptografía poscuántica. El Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de EE. UU. (NIST) ha estandarizado nuevos algoritmos en este campo; encontrará los detalles en la página de criptografía poscuántica del NIST. Tratamos el tema con sus detalles técnicos en nuestro artículo sobre criptografía poscuántica.

06¿Cómo se accede a la computación cuántica?

Comprar un ordenador cuántico no es necesario ni práctico para una empresa. Los grandes proveedores de nube y las empresas de investigación ofrecen acceso a través de la nube al hardware cuántico. Los desarrolladores pueden escribir pequeños circuitos cuánticos con bibliotecas de código abierto y ejecutarlos en hardware real o en un simulador.

Este modelo de acceso muestra que la computación cuántica también se consumirá como un servicio, igual que el edge computing y la nube. Para las empresas, el significado es este: en lugar de montar la capacidad usted mismo, la alquilará cuando la necesite; el valor real estará en definir bien el problema.

Como muestra la tabla, las dos tecnologías no son rivales, sino complementarias. En el escenario típico del futuro, los sistemas clásicos llevarán la mayor parte del trabajo y solo los subproblemas adecuados se enviarán al procesador cuántico; igual que hoy los procesadores gráficos se encargan de ciertos cálculos.

07¿Qué deben hacer hoy las empresas?

La preparación para la era cuántica empieza con la seguridad y la higiene de infraestructura de hoy. No hay que alarmarse, pero la lista de tareas puede resumirse así:

1. Determine qué datos deben permanecer secretos durante muchos años.
2. Pregunte si el software y los proveedores que usa mantienen actualizados sus métodos de cifrado.
3. Haga con regularidad las actualizaciones de servidor, SSL y bibliotecas; los nuevos algoritmos llegarán con ellas.
4. Prefiera una arquitectura de software flexible, que permita cambiar con facilidad el método de cifrado.
5. No olvide las amenazas reales de hoy, por ejemplo los ataques de ransomware; para la mayoría de las empresas, este sigue siendo el riesgo principal.

08¿Cómo ve Aurora este tema?

En Aurora Yazılım nos hemos marcado como principio recomendar a las empresas la tecnología que sirve para el trabajo de hoy, sin exagerar el futuro. Como contamos en la página sobre nosotros, llevamos años desarrollando web, e-commerce y software sectorial, y pasamos cada nueva tecnología por ese filtro.

Para la mayoría de las empresas, la computación cuántica no es hoy un asunto de inversión, sino de conciencia. Lo que hay que hacer hoy es tener una plataforma de e-commerce actual y segura, un servidor con mantenimiento regular y una web con seguimiento dentro de la gestión de velocidad y rendimiento. Las amenazas reales de hoy las explicamos en nuestra guía sobre ransomware.

Si desea construir una arquitectura actual y sostenible para las necesidades de software de su empresa, puede echar un vistazo a nuestras soluciones de software sectoriales o consultar a nuestro equipo desde la página de contacto.