TECNOLOGIAS
CUANTICAS: LA REVOLUCION 4.0 DEL SIGLO XXI
Dr.
Mario Ramón Duarte
Abogado
(UCASAL)
Juez
Administrativo de Faltas Sauce (Ctes.) M/C
Especialista
Derecho Faltas y Contravencional (UCSF)
Miembro
Dossier Geopolítico/Cees (CBA. ARG) (CABA-ARG).
Colaborador
CENEGRI (RJ. BRA.)
Esp.
Ciberseguridad y Ciberdefensa
En los albores de este nuevo y convulsionado siglo que
transitamos, azotados por una pandemia que sigue tomando grandes y
desconocidas dimensiones a nivel global, la tecnología sigue también
expandiéndose a ritmo vertiginoso, en concordancia a la nueva era
que transcurre ante nuestras vidas de forma atónita repleta de
oportunidades, pero a la vez también plagada incertidumbres en el
común de las personas.
Las
grandes revoluciones en la historia de la tecnología han implicado
nuevas formas de utilizar la naturaleza explotando los recursos que
puede ofrecer, a través de la historia el ser humano ha utilizado
diversos materiales y múltiples mecanismos en el diseño,
construcción y operación de máquinas que agilicen y automaticen la
realización de cálculos y el procesamiento de información. Desde
el ABACO (instrumento manual para cálculos aritméticos) hasta la
aparición de los últimos equipos de computación existentes en el
mercado.
En
esta búsqueda ha recorrido diferentes caminos y para explicar los
fenómenos ocurridos en el macro mundo debemos recurrir al
microcosmo, recordando que todo lo que conocemos está compuesto por
átomos. Una de las áreas de mayor investigación actualmente es la
computación cuántica, que correlaciona elementos de la informática
teórica y la mecánica cuántica, para producir modelos de
computación que utilicen todo el potencial, las propiedades y los
efectos inherentes a las partículas atómicas.
El
impacto de esta naturaleza ha sido colosal, gracias a ello hemos
podido conocer que, “la microfísica actual sería inconcebible sin
el auxilio de los principios cuánticos”. La teoría moderna de la
información surgió de los trabajos de Claude Shannon, matemático
estadounidense que a finales de la década de los cuarenta del siglo
pasado formuló las ecuaciones básicas de dicha teoría. Un poco
antes, los físicos, Bardeen, Brattain y Shockley, habían inventado
el transistor, producto de la aplicación de la mecánica cuántica a
la física de materiales y casi al mismo tiempo Jhon von Neumann
elaboraba su teoría de los autómatas, origen de la robótica
moderna.
Estos
descubrimientos han sido decisivos para el desarrollo en la práctica
de los conceptos de la teoría de la información, y es innegable que
la teoría cuántica desempeña un importante papel en la comprensión
profunda de los elementos físicos necesarios para este desarrollo.
Ahora
bien, entrando de lleno al tema que nos atañe, es dable advertir que
la tecnología
cuántica vendrá para revolucionar todo lo que conocemos en la
actualidad.
Desde los ordenadores cuánticos, que permitirán una mayor capacidad
de cómputo que los actuales, hasta otras tecnologías basadas en la
física cuántica que podrían traer ese futuro que se ve en
muchas películas
de ciencia ficción hasta
nuestros días. E incluso, ahora que estamos en una emergencia
climática, también podría ayudar a combatir el cambio climático o
en emergencia sanitaria para combatir la pandemia que padecemos en la
actualidad.
Muchas
de las tecnologías actuales están basadas en la
física o mecánica clásica.
Pero la mecánica cuántica está aún “en pañales”. Hay
incógnitas que los científicos no conocen y necesita de toda una
teoría nueva. Las supercomputadoras basadas en tecnología cuántica
podrían hacer simulaciones mucho más certeras sobre los
comportamientos a esos niveles, algo que con las actuales
supercomputadoras no se puede hacer bien. Es decir, esta nueva HPC
cuántica ayudará a descubrir más y más cosas sobre la propia
cuántica. Es tal su potencial, que el liderazgo de la
supremacía en la tecnología cuántica en el plano Geopolitico, ya
se ha transformado en otro objeto de batalla entre
Estados Unidos y China, principalmente. Ambos están invirtiendo
ingentes cantidades de dinero en nuevos laboratorios que les permitan
ser los pioneros. El Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de
Estados Unidos trabaja desde hace un par de años en una nueva
estrategia para el desarrollo de la Ciencia de la Información
Cuántica (CIC). El informe, de 15 páginas, recomienda los objetivos
que el gobierno de Donald Trump debe
perseguir para desarrollar y fortalecer sus capacidades en la CIC.
El
gobierno de Pekín está construyendo un nuevo Laboratorio
Nacional de Ciencias de Información Cuántica en Hefei, en
la provincia de Anhui, con un costo de US$10.000 millones, que
esperan inaugurar en este 2020. También en Europa hay importantes
laboratorios investigando sobre ello. Las comunicaciones cuánticas y
la computación cuántica aún están emergiendo, pero se encuentran
entre los "megaproyectos" tecnológicos de los que el
Gobierno de China espera avances importantes para 2030. Con este
apoyo, el
país espera convertirse en líder de la naciente era cuántica
como hizo EE. UU. durante la era informática y la revolución de la
información que siguió después. Pan, quien en 2011 se convirtió
en el miembro más joven de la Academia China de Ciencias, es
fundamental para que el Gobierno chino logre este objetivo. Tal es la
magnitud con que el gigante asiático aborda esta temática que el
presidente Xi Jinping llego a decir públicamente que la ciencia
cuántica está iniciando una nueva revolución industrial.
Últimamente Europa
también está haciendo grandes esfuerzos para
desarrollar nuevas tecnologías, y para evitar la dependencia
tecnológica de otros países como China y Estados Unidos, ejemplo de
ello es el esfuerzo que esta realizando una potencia también
emergente como Rusia, a través de la Universidad de Ciencia y
Tecnología de Moscú, con un nuevo programa iPHD en materiales
cuánticos. Todas esas tecnologías tendrán un impacto en la
sociedad, en los viajes al espacio, luchar contra el cambio climático
(reduciendo la pérdida de energía), y también en los servicios de
inteligencia; como así también en materia de salud como se percibe
en la actualidad en la lucha contra el Coronavirus, por eso son tan
vitales.
Un
claro ejemplo de las tecnologías cuánticas en la lucha contra el
Covid-19, está utilizando métodos como la cristalografía
de rayos X y
la criomicroscopía
electrónica,
dos técnicas experimentales para estudiar y analizar los materiales,
se han podido analizar las proteínas del coronavirus, llamadas
SARS-CoV-2. Los átomos de estas proteínas se empujan e
interaccionan constantemente entre sí.
Mediante
una supercomputadora,
se pueden llevar a cabo simulaciones digitales de las interacciones
que se producen entre las proteínas, y así estudiar las diferentes
formas que puede tomar la estructura de una proteína. De modo que,
se podrían descubrir posibles medicamentos que se pudieran acoplar
en las proteínas para anular su función, y así obtendríamos una
nueva molécula para un posible fármaco. Por lo tanto, se podría
diseñar una molécula contra el SARS-CoV-2, cuyo objetivo fuese una
proteína de la superficie de dicho virus. Esta estrategia pretende
evitar la adhesión y la invasión, por lo cual, se disminuiría el
contagio por el virus en humanos. Este método, con simulaciones por
ordenador, ya fue probado con éxito en una proteína del virus
Ébola.
De momento, parece que la computación cuántica se va a
limitar a empresas grandes que puedan
aplicarla a problemas complejos y costosos
computacionalmente, un poco de forma similar a los inicios de la
computación clásica. Probablemente cada vez habrá ordenadores
cuánticos más potentes, llegando a lo que Google decía sobre la
supremacía cuántica a partir de la cual los ordenadores
cuánticos podrían resolver problemas para los que ni el
supercomputador más grande tiene suficientes recursos.
Empresas como Google, Microsoft o IBM podrían usar los
ordenadores cuánticos para entrenar de manera más eficiente
sistemas de aprendizaje automático, o para fines científicos
simulando proteínas o sistemas cuánticos. En cualquiera de los
casos, serán avances que probablemente no notaremos mucho como
usuarios más allá de los avances diarios aún.
En
Estados Unidos, empresas como IBM, Google y Microsoft están
desarrollando sus propias computadoras cuánticas, lo mismo está
ocurriendo en China, donde están participando empresas privadas como
Alibaba y Baidu, en la creación de ordenadores cuánticos.
En
lo que respecta a lo estrictamente técnico, la unidad fundamental de
información en computación cuántica es el quantum bit o qubit. Los
qubits son, por definición, sistemas cuánticos de dos niveles, que
pueden estar en el nivel bajo, que se corresponde con un estado de
baja excitación o energía definido como 0, o en el nivel alto, que
se corresponde con un estado de mayor excitación o definido como 1,
pero -y aquí radica la diferencia fundamental con la computación
clásica- también pueden estar en cualquiera de los infinitos
estados intermedios, como por ejemplo un estado que sea mitad 0 y
mitad 1, o tres cuartos de 0 y un cuarto de 1. Este fenómeno se
conoce como superposición cuántica y es natural en sistemas
cuánticos.
Aun así, el campo tiene una evolución prometedora. En
1998 se presentó el
primer ordenador cuántico (sólo dos qubits, y necesitaba
una máquina de resonancia magnética nuclear para resolver un
problema "de juguete" (el llamado problema de
Deutsch-Jozsa). En 2001 se ejecutó por primera vez el algoritmo de
Shor. Sólo 6 años más tarde, en 2007, D-Wave presentaba su primer
ordenador capaz de ejecutar el temple cuántico con 16 qubits. Este
año, la misma compañía anunciaba un
ordenador de temple cuántico de 2000 qubits (2019). Sin embargo, a
la vez google hacia al mismo tiempo que había alcanzado la
supremacía cuántica (termino cuestionado por IBM) es decir una
maquina cuántica que supera a cualquier supercomputadora. El sistema
ejecuto en 200 segundos una tarea, según expresiones de la compañía,
que a la computadora más rápida del mundo (SUMMIT) le hubiese
llevado 10.000 años.
Apenas anunciado lo de google, China no quedo atrás y
anuncio a la comunidad mundial haber obtenido en materia de
comunicación cuántica la total invulnerabilidad de sus
comunicaciones. La distancia en este contexto es
fundamental porque para poner a punto una red de comunicaciones
cuántica global, que es el objetivo final al que todas las potencias
aspiran, es necesario que esta tecnología funcione perfectamente en
distancias muy largas.
En
fin, los expertos creen la lucha por la supremacía en la Tecnologías
Cuánticas aplicadas en la Ciberseguridad, en la Inteligencia
Artificial, en el Blockchain, la impresión 3D, en el 5G, en los
Drones, etc. permitirá avances impensables hoy en día. Algunos de
ellos en la industria
de la información y aprendizaje automático,
que harán posible desarrollar sistemas de cifrado mucho más seguros
que los actuales. Muy útil, por ejemplo, para el sector bancario y
el ejército.
También
prevén que permita la creación de algoritmos de inteligencia
artificial más avanzados.
Y
se esperan además avances en el campo de la ciencia y la medicina,
encontrando métodos de tratamiento
óptimos según el paciente o
estudiando estructuras de moléculas complejas. Con todas estas
potenciales aplicaciones, quien consiga la máquina cuántica que
logre desbancar a la computadora convencional parece tener ante sí
un gran abanico de posibilidades de negocio.
Por
ello es un deber ineludible repensar estratégicamente el impacto de
todas estas tecnologías que cada vez más parecen alejarse de
nuestra realidad como región, como país, en nuestra vida cotidiana
y principalmente en nuestra esencia como seres humanos. La
vulnerabilidad, la desigualdad tecnológica, la desinversión, la
falta de integración y la tibia innovación para unos pocos, hacen
que cada día que pase, sea un tiempo irrecuperable en esta carrera
desigual a que estamos sometidos que pareciera conducirnos a un
continente global desconocido.
FUENTES CONSULTADAS: