Los químicos son los primeros en apreciar los beneficios de las computadoras cuánticas

Computadora cuántica de D-Wave

Grandes compañías como Microsoft, Google e IBM ahora están trabajando en la creación de sistemas de computación cuántica. Los especialistas de este último lograron desarrollar una computadora cuántica de 5 qubits. Ahora IBM proporciona acceso a él como un servicio llamado IBM Quantum Experience . Es cierto que no todos los desarrolladores pueden trabajar con esta computadora, pero los programas para ella ya están publicados y distribuidos en el dominio público. Se cree que los sistemas de computación cuántica harán que la mayoría de los algoritmos de cifrado tradicionales (RSA, DSA, ECDSA) sean inútiles, ya que las computadoras cuánticas que utilizan el algoritmo Shore pueden detectar incluso el cifrado más complejo en una fracción de segundo.

Los desarrolladores de computadoras cuánticas prometen un verdadero avance, debido al crecimiento del rendimiento de la computadora, en muchos campos científicos. La física nuclear, las matemáticas, la medicina, la criptografía y la química son solo una pequeña lista de industrias donde tales sistemas pueden ser útiles. En cuanto a la química, es probable que las primeras computadoras cuánticas comiencen a funcionar en esta área.

Ayudarán a los científicos a desarrollar nuevos compuestos químicos, a comprender qué características debe tener un superconductor de alta temperatura y a crear nuevos medicamentos efectivos. Incluso un pequeño sistema cuántico puede ayudar a los químicos a estudiar varios compuestos químicos y las reacciones entre ellos. Los químicos modernos ahora usan computadoras poderosas para simular varias reacciones químicas complejas. Y los sistemas de computación cuántica proporcionarán a los científicos herramientas mucho más efectivas para trabajar en este campo.

Scott Crowder, portavoz de IBM, confía en que los químicos estarán entre los primeros, si no el primero, en apreciar los beneficios de las computadoras cuánticas sobre los sistemas convencionales. Y las pequeñas computadoras cuánticas también son útiles aquí: "Creemos que se utilizarán pequeños sistemas en química", dice Crowder.

Como se mencionó anteriormente, los científicos han estado utilizando durante mucho tiempo la emulación de reacciones químicas y compuestos individuales para desarrollar nuevos materiales, medicamentos, para crear compuestos químicos sin precedentes. El modelo de computadora utilizado por los científicos puede reducir el costo del experimento y el tiempo requerido para la investigación. Por ejemplo, en un campo como la creación de antibióticos, los especialistas necesitan años para desarrollar y llevar medicamentos efectivos al mercado.

Desafortunadamente, las capacidades de los sistemas modernos, incluso muy productivos, son limitadas. El hecho es que las computadoras tradicionales no pueden simular algunas condiciones de la mecánica cuántica cuando, por ejemplo, un electrón está presente simultáneamente en dos lugares. Las computadoras ordinarias están diseñadas para tecnologías binarias, donde abrir o cerrar una puerta de semiconductores significa uno o cero. En cuanto a los sistemas cuánticos, utilizan conceptos de mecánica cuántica como superposición y enredo.

Alan Aspuru -Guzik, profesor de química en Harvard, cree que solo con la ayuda de tales sistemas se puede lograr un verdadero avance en el campo de la creación de moléculas luminiscentes para pantallas o baterías recargables de un nuevo tipo. Ahora el científico y los miembros de su equipo están buscando las moléculas y sustancias necesarias, pero tienen que trabajar "manualmente", utilizando el método de prueba y error, seleccionando los compuestos y materiales necesarios. Una computadora cuántica podría aumentar significativamente la eficiencia de dicho trabajo.



La aparición de tales sistemas en nuestras vidas es una cuestión del futuro cercano. Como se mencionó anteriormente, IBM ha desarrollado una computadora cuántica de 5 qubits. Google compró dicho sistema a D-Wave, continuando el desarrollo por su cuenta. Durante varios años, los especialistas de corporaciones estudiaron el método de recocido cuántico y la posibilidad de su aplicación.

Microsoft también ha logrado cierto éxito en esta área, que es partidaria de las computadoras cuánticas relativamente simples. Además, los especialistas de la compañía están desarrollando un sistema híbrido, con métodos tradicionales de cálculo y "relleno" cuántico, que permite simular el paso de reacciones químicas. Microsoft dice que a los especialistas de la compañía les gustaría buscar superconductores de alta temperatura.

Si los científicos realmente logran crear una computadora cuántica que funcione, ciertamente tendrá una gran demanda. Después de todo, solo un sistema de este tipo puede literalmente cambiar el mundo. Por lo tanto, las computadoras cuánticas pueden resolver de manera muy efectiva el llamado "problema del vendedor ambulante" , que consiste en encontrar la ruta más rentable que pase por estas ciudades al menos una vez con el posterior regreso a la ciudad original. Una nueva clase de sistemas informáticos optimizará los procesos comerciales, identificará los factores que afectan el clima en una región en particular o realizará muchas otras tareas, incluidas áreas como el aprendizaje automático.

Según Chris Monroe , profesor de la Universidad de Maryland y cofundador de la "startup cuántica" de IOnQ, la computación cuántica se encuentra actualmente en la misma etapa de desarrollo que los primeros transistores de su tiempo. Y esta área se está desarrollando gradualmente. Por ejemplo, D-Wave Systems comenzó a vender su computadora D-Wave 2000Q de 2000 qubits en enero de este año. El primer modelo se vendió por $ 15 millones. Quizás en un futuro cercano, los científicos de todo el mundo podrán apreciar plenamente las ventajas de los sistemas cuánticos.

Mientras tanto, IBM, Microsoft, Google y otras compañías continúan invirtiendo en computadoras cuánticas, con la esperanza de obtener el resultado.