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¿Qué es la computación cuántica?

Un turbocompresor de aprendizaje automático que los negocios no pueden ignorar.

[21/02/2018] Una vez considerada una tecnología de ficción, la computación cuántica está emergiendo como una manera para que las empresas aborden el aprendizaje automático, la optimización, la búsqueda y los desafíos que los modelos de computación clásicos no pueden realizar. Según Gartner, los CIO deben comenzar a explorar la tecnología ahora o arriesgarse a quedarse atrás de sus rivales.

Las máquinas Quantum procesarán en segundos los datos que las supercomputadoras tardan años en procesarse. Eso podría ser todo un cambio para las empresas que descubren cómo usarlas para resolver desafíos informáticos significativos, señala el analista de Gartner, Matthew Brisse. El aprendizaje automático puede ser el caso de uso perfecto, ya que las máquinas cuánticas procesarán los algoritmos de aprendizaje automático más rápido, acelerando la capacidad de las empresas para procesar información y obtener conocimientos, afirma Brisse. "Si puede acelerar el aspecto de aprendizaje automático de la computación cuántica, acelerará la adopción de inteligencia artificial y lo hará más eficiente, anota.

Gartner estima que el 20% de las compañías Fortune 500 presupuestarán los proyectos de computación cuántica para el año 2021. Brisse recibe 20 llamadas sobre la tecnología por mes de los CIOs preguntando qué es la informática cuántica, qué pueden hacer con ella y dónde encontrar ingenieros que la trabajen. Lo que es más importante, los CIOs quieren saber cómo aplicar la computación cuántica a su negocio, e identificar oportunidades para una innovación concisa.

Todas son grandes preguntas, señala Brisse, porque los CIO no quieren cometer el mismo error al ignorar el aprendizaje automático y la inteligencia artificial. Cuando estas dos llegaron a los CIOs, no pudieron encontrar suficientes científicos de datos u otros ingenieros, anota Brisse. Para muchas empresas, implementar máquinas cuánticas en un departamento de TI de la empresa es un asunto cuesta arriba, probablemente infructuoso, teniendo en cuenta que lograr la estabilidad en la física cuántica es un desafío en sí mismo. Con ese fin, aquí hay hechos que los CIO deben saber sobre la computación cuántica.

¿Qué es la computación cuántica?

La computación cuántica es un enfoque poderoso para procesar datos utilizando bits cuánticos, o qubits, que pueden representar y almacenar valores de 0, 1 o, en superposición, una combinación de 0 y 1 simultáneamente. Esta superposición de estados permite a las computadoras cuánticas operar a una escala enormemente acelerada que eclipsa la velocidad de la informática clásica, que usa bits binarios para almacenar información ya sea como 0 o como 1.

¿Cómo funciona la computación cuántica?

Para realizar un cálculo con muchos qubits, todos deben mantenerse en superposiciones de estados interdependientes, también conocidos como estados cuánticos coherentes, en los que se dice que los qubits están enredados. Mientras uno está enredado, un ajuste a uno puede influir en todos los demás. Sin embargo, estos son frágiles y las fluctuaciones en la temperatura, el ruido, la frecuencia y el movimiento pueden conducir a una condición que los físicos denominan decoherencia, una fuga de energía que descarrila los cálculos. Hoy en día, los qubits solo pueden mantener su estado cuántico durante aproximadamente cien microsegundos antes de la decoherencia, afirman los investigadores de IBM.

Las condiciones de computación cuántica son extremas, requieren refrigeración a 0.015 grados Kelvin, o 180 veces más frías que el espacio interestelar, señala Brisse. También deben estar blindados a 50 veces menos que el campo magnético de la tierra; colocados en un alto vacío, donde están presurizados a 10 mil millones de veces más abajo que la presión atmosférica; y colocados en un piso de baja vibración.

¿Qué tan rápida es una computadora cuántica?

La supremacía cuántica es el punto en el que una computadora cuántica puede realizar un cálculo más rápido que la supercomputadora más rápida de la actualidad. El número generalmente aceptado en el que esto ocurre es de 50 qubits, pero el desafío de mantener la coherencia se hace cada vez mayor a medida que aumenta el número de qubits. Brisse dice que el rendimiento cuántico depende en última instancia de minimizar los errores cuánticos.

"Lo que realmente importa es cuánto tiempo puede mantener un qubit en superposición y enredado, señala Brisse. "Esa es la métrica real". Él estima que la verdadera supremacía cuántica, en la que los sistemas pueden mantener la coherencia lo suficiente como para cumplir su promesa cuántica, está a uno o dos años de distancia.

Primeros usuarios de la computación cuántica

Los CIOs interesados en el potencial de la computación cuántica deberían hacer un balance de los primeros usuarios. Volkswagen en marzo del 2017 comenzó a utilizar máquinas cuánticas de D-Wave Systems para optimizar el flujo de tráfico de 10 mil taxis en Beijing, China. El CIO de Volkswagen, Martin Hofmann, señala que su equipo tuvo que programar un chip cuántico para abordar cada bit en el chip. "La computación cuántica en los próximos cinco años será una tecnología dominante, indica Hoffman.

Accenture y 1Qubit están trabajando con Biogen para acelerar el descubrimiento de fármacos acelerando la velocidad a la que pueden simular moléculas y reacciones químicas. JP Morgan Chase está trabajando con IBM para usar computadoras cuánticas para el análisis de riesgos y estrategias comerciales.

Aplicaciones de la computación cuántica

Al buscar dónde aplicar la computación cuántica, Brisse señala que los CIOs deben identificar los problemas que involucran grandes conjuntos de datos que no pueden ser resueltos por las computadoras clásicas, incluidos los problemas de NP, como el problema de optimización del vendedor viajero. Analizar las tablas de muerte y mortalidad en el seguro, y calcular el riesgo en valores son algunos de los problemas comunes que Brisse investiga. Una vez que se ha definido un problema cuántico, los CIOs pueden comenzar a buscar proveedores con los que trabajar, señala.

Proveedores y plataformas de computación cuántica

IBM e Intel han desarrollado computadoras cuánticas con 50 y 49 qubits, y Google trabaja en una de una escala similar. Brisse, que está rastreando a 50 vendedores en este espacio, señala que IBM, 1Quibit, D-Wave, Microsoft y Rigetti Computing están entre los que han desarrollado interfaces de programación para máquinas cuánticas. Los CIOs deben familiarizarse con los proveedores y sus ofertas, y descargar un marco de computación cuántica, que incluye un kit de desarrollo de software y APIs.

Brisse agrego que los CIOs no deberían apresurarse a comprar máquinas cuánticas, por lo menos no hasta que tengan el talento y la eficacia de codificación para construir el software que se ejecutará en ellas. En su lugar, pruebe etapas computacionalmente intensivas de flujos de trabajo de aprendizaje automático, que incluyen capacitación, inferencia y optimización, en un sistema de computación cuántica como servicio, tal como el servicio Quantum Experience de IBM.

"El consejo clave es no asustarse, anota Brisse. "Tiene tiempo, pero no se retrase como lo hizo con el aprendizaje automático y la inteligencia artificial".