Y es esa velocidad la clave del potencial cu\u00e1ntico. Se estima que la tecnolog\u00eda cu\u00e1ntica es 158\u00a0millones de veces m\u00e1s r\u00e1pida que el superordenador m\u00e1s potente, capaz de hacer en 200\u00a0segundos algo que un superordenador moderno tardar\u00eda m\u00e1s de 10\u00a0000 a\u00f1os en lograr.[1]<\/a><\/p>\n \u00bfC\u00f3mo funciona? La computaci\u00f3n tradicional se basa en transistores binarios que, ante una consulta, representan 1 o 0 (s\u00ed o no; encendido o apagado). Por el contrario, la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica se basa en el poder de los bits cu\u00e1nticos, o \u201cc\u00fabits<\/em>\u201d, que pueden representar tanto 1 como 0 al mismo tiempo, una superposici\u00f3n de estados.<\/p>\n Esta multiplicidad de estados hace posible, por ejemplo, que un ordenador cu\u00e1ntico con solo 30\u00a0c\u00fabits realice 10\u00a0mil millones de operaciones de coma flotante por segundo.[2]<\/sup><\/a> Piense en los posibles avances para \u00e1reas de investigaci\u00f3n complejas y costosas, como el modelado aerodin\u00e1mico, el desarrollo de f\u00e1rmacos, la optimizaci\u00f3n de la cadena de suministro, la terapia g\u00e9nica y m\u00e1s.<\/p>\n Los procesadores cu\u00e1nticos pueden hacer suposiciones sobre una part\u00edcula midiendo otra relacionada dentro de un sistema estrechamente vinculado, una caracter\u00edstica conocida como entrelazamiento. Por ejemplo, el giro en sentido horario de un c\u00fabit debe coincidir con el giro en sentido antihorario de otro c\u00fabit correspondiente. La medici\u00f3n del estado cu\u00e1ntico de un c\u00fabit hace que su funci\u00f3n de onda se desplome, correlacionando su estado con otros c\u00fabits independientemente de la distancia, y permitiendo resolver sumas muy complejas de manera casi instant\u00e1nea. De esta manera, el poder de la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica aumenta exponencialmente en l\u00ednea con el n\u00famero de c\u00fabits.<\/p>\n El t\u00e9rmino \u201ccomputaci\u00f3n cu\u00e1ntica\u201d en s\u00ed mismo es un poco enga\u00f1oso, ya que evoca im\u00e1genes de ordenadores de sobremesa convencionales y teclados cubiertos de polvo. La realidad es que la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica y la convencional son dos mundos paralelos con algunas similitudes, pero muchas diferencias. Tres de las m\u00e1s importantes son:<\/p>\n A medida que la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica evolucione, tendr\u00e1 aplicaciones revolucionarias en tres amplias \u00e1reas: optimizaci\u00f3n, aprendizaje autom\u00e1tico y simulaci\u00f3n de sistemas qu\u00edmicos f\u00edsicos o moleculares, todo con resultados muy superiores a la capacidad de incluso los \u201csuperordenadores\u201d m\u00e1s r\u00e1pidos y potentes de la actualidad.[3]<\/a><\/p>\n Entonces, dados estos enormes beneficios, \u00bfd\u00f3nde est\u00e1n todos nuestros ordenadores cu\u00e1nticos y por qu\u00e9 no hemos retirado a\u00fan sus lentos antepasados con microchips? Despu\u00e9s de todo, se anuncian avances en computaci\u00f3n cu\u00e1ntica casi semanalmente, el sector act\u00faa como un im\u00e1n para nuestras mentes m\u00e1s j\u00f3venes y brillantes; y las start-ups cu\u00e1nticas est\u00e1n siendo financiadas con entusiasmo en todo el mundo. \u00bfA qu\u00e9 se debe el retraso?<\/p>\n Pese al entusiasmo y optimismo generalizados, la tecnolog\u00eda a\u00fan est\u00e1 en desarrollo. La generaci\u00f3n actual de dispositivos NISQ (Noisy Intermediate Scale Quantum) es propensa a errores en la calidad y estabilidad de los c\u00fabits, un estado conocido como incoherencia, que limita su rendimiento.<\/p>\n Sin embargo, como la tecnolog\u00eda se perfecciona constantemente, la verdadera revoluci\u00f3n cu\u00e1ntica podr\u00eda llegar antes de lo que pensamos. Las tendencias actuales indican que la primera generaci\u00f3n de ordenadores cu\u00e1nticos tolerantes a fallos (con tasas de error l\u00f3gicas a niveles arbitrariamente bajos) podr\u00eda llegar al mercado a finales de la d\u00e9cada de 2020. En ese momento, la magnitud de su potencial para contrarrestar el cambio clim\u00e1tico estar\u00e1 m\u00e1s clara.<\/p>\n Cumplir los objetivos de cero emisiones netas utilizando la tecnolog\u00eda actual est\u00e1 empezando a parecer casi imposible. Lamentablemente, incluso si se cumplen en su totalidad, los compromisos adquiridos en la Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Cambio Clim\u00e1tico (COP26<\/a>) de 2021 se traducir\u00e1n en un aumento de la temperatura global de entre 1,7\u00a0\u00b0C y 1,8\u00a0\u00b0C para 2050, superando con creces el l\u00edmite de 1,5\u00a0\u00b0C que se considera necesario para evitar los peores efectos del cambio clim\u00e1tico.[4]<\/a><\/p>\n Por suerte, el enorme potencial de la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica podr\u00eda mejorar estas previsiones desalentadoras. Seg\u00fan algunas estimaciones, la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica podr\u00eda impulsar el desarrollo de tecnolog\u00edas capaces de reducir la producci\u00f3n de carbono en m\u00e1s de 7\u00a0gigatones al a\u00f1o para 2035, por lo que 1,5\u00a0\u00b0C volver\u00edan a ser un objetivo viable.<\/p>\n La computaci\u00f3n cu\u00e1ntica podr\u00eda contribuir significativamente, ya sea estimulando la proliferaci\u00f3n de las tecnolog\u00edas que m\u00e1s necesitan ampliarse, o logrando que sectores con grandes emisiones, que parec\u00edan inmunes a la intervenci\u00f3n, sean m\u00e1s ecol\u00f3gicos. \u00bfQu\u00e9 podemos esperar concretamente en los pr\u00f3ximos a\u00f1os a medida que se desarrolla la visi\u00f3n de la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica?<\/p>\n Electrificaci\u00f3n:<\/em><\/strong> las bater\u00edas de gran capacidad y durabilidad son vitales para el almacenamiento a escala de red de fuentes de energ\u00eda variables, como la e\u00f3lica y la solar. Sin embargo, las tasas de mejora en la densidad de energ\u00eda de las bater\u00edas se han ralentizado dr\u00e1sticamente, desde una mejora de densidad del 50\u00a0% entre 2011 y 2016 hasta un aumento estimado del 17\u00a0% entre 2020 y 2025. Al permitir un an\u00e1lisis m\u00e1s detallado de la formaci\u00f3n de complejos electrol\u00edticos, la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica podr\u00eda sugerir un material de reemplazo para c\u00e1todos\/\u00e1nodos y erradicar la necesidad de separadores de bater\u00edas.<\/p>\n Seg\u00fan un estudio, reducir a la mitad los costes del almacenamiento a escala de red podr\u00eda aumentar el uso de energ\u00eda solar en un 60\u00a0% en toda Europa para 2050.[5]<\/a> Asimismo, las bater\u00edas con una densidad energ\u00e9tica un 50\u00a0% mayor acelerar\u00e1n el argumento comercial para su adopci\u00f3n generalizada en veh\u00edculos de mercanc\u00edas pesados.<\/p>\n Agricultura:<\/strong> los aditivos con bajo contenido de metano podr\u00edan reducir en un 90\u00a0% los 7,9\u00a0gigatones de CO2 que actualmente emite cada a\u00f1o el ganado. La computaci\u00f3n cu\u00e1ntica podr\u00eda ayudar en el desarrollo de una vacuna antimetano, que ayudar\u00eda a los anticuerpos a unirse a los microbios adecuados en el entorno hostil de un intestino bovino.<\/p>\n Captura de carbono:<\/strong> extraer y atrapar el carbono del aire funciona en principio, pero actualmente el coste que supone es prohibitivo. La computaci\u00f3n cu\u00e1ntica est\u00e1 preparada para reducir dr\u00e1sticamente los costes de las tecnolog\u00edas de \u201ccaptura de fuente puntual\u201d y \u201ccaptura directa del aire\u201d.<\/p>\n En el m\u00e9todo de fuente puntual, el CO2<\/sub> se captura directamente de fuentes de contaminaci\u00f3n intensa, como los hornos industriales. La computaci\u00f3n cu\u00e1ntica modelar\u00e1 estructuras moleculares \u00f3ptimas para disolventes multifase integrales al proceso, aumentando la eficiencia de captura en una amplia gama de fuentes de CO2<\/sub> y reduciendo los costes hasta un 50\u00a0%.<\/p>\n En el m\u00e9todo de captura directa del aire, el CO2<\/sub> se captura directamente de la atm\u00f3sfera en un sistema que es muy costoso y requiere un alto consumo de energ\u00eda. La computaci\u00f3n cu\u00e1ntica ayudar\u00e1 a dise\u00f1ar nuevos absorbentes, como marcos org\u00e1nicos met\u00e1licos (metal organic frameworks, MOF), que pueden procesar el CO2<\/sub> de forma mucho m\u00e1s eficiente que la tecnolog\u00eda comparable actual.<\/p>\n Potencia y combustible:<\/strong> las celdas solares actuales de silicio cristalino funcionan con una eficiencia de aproximadamente el 20\u00a0%. La computaci\u00f3n cu\u00e1ntica promete aumentar esta cifra hasta un 40\u00a0%, mediante c\u00e9lulas solares basadas en estructuras de cristal de perovskita. La perovskita carece de durabilidad y es t\u00f3xica en algunas combinaciones. Los ordenadores cu\u00e1nticos, simulando estructuras de perovskita en m\u00faltiples permutaciones utilizando diferentes \u00e1tomos base, dise\u00f1ar\u00e1n soluciones duraderas y no t\u00f3xicas, lo que potencialmente reducir\u00e1 a la mitad el coste de la energ\u00eda solar.<\/p>\n Actualmente, el amoniaco, que es costoso y consume mucha energ\u00eda, representa solo el 2\u00a0% del consumo energ\u00e9tico mundial. La bioelectrocat\u00e1lisis de la nitrogenasa ofrece una visi\u00f3n tentadora de c\u00f3mo se podr\u00eda producir amoniaco de forma limpia y a una fracci\u00f3n de su precio actual. El proceso replica artificialmente la \u201cfijaci\u00f3n de nitr\u00f3geno\u201d, mediante la cual las plantas absorben el nitr\u00f3geno directamente del aire y lo convierten en amoniaco. La nitrogenasa funciona a temperatura ambiente y a una presi\u00f3n de 1\u00a0bar, lo que eclipsa la eficiencia del m\u00e9todo Haber-Bosch, que actualmente requiere temperaturas de 500\u00a0\u00b0C. La tecnolog\u00eda a\u00fan no est\u00e1 lista para ponerse en marcha, pero se espera que la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica resuelva r\u00e1pidamente los problemas relacionados con la estabilidad enzim\u00e1tica y las bajas tasas de producci\u00f3n. Aparte de reducir la carga de CO2<\/sub> de la industria de los fertilizantes, la reducci\u00f3n de costes del 67\u00a0% estimada podr\u00eda acelerar en una d\u00e9cada la adopci\u00f3n generalizada del amon\u00edaco como combustible para el transporte mar\u00edtimo.[6]<\/sup><\/a><\/p>\n El alto coste tambi\u00e9n ha sido un factor desfavorable para el hidr\u00f3geno verde, pero el perfeccionamiento del proceso de electr\u00f3lisis podr\u00eda finalmente ayudar a alcanzar su paridad comercial con el gas natural. La actual generaci\u00f3n de electrolizadores de membrana electrol\u00edtica polim\u00e9rica (polymeric electrolyte membrane, PEM) para \u201cdividir\u201d el agua sufre de ineficiencias y falta de durabilidad debido a una mala interfaz entre membranas y catalizadores. La computaci\u00f3n cu\u00e1ntica puede simular diferentes estados de energ\u00eda para aumentar la eficiencia, al mismo tiempo que identifica catalizadores y membranas m\u00e1s compatibles qu\u00edmicamente. Un grupo de investigadores pudo analizar cientos de billones de dise\u00f1os de materiales en una t\u00e9cnica llamada expansi\u00f3n de cl\u00fasteres. Los resultados llevaron al equipo a un conjunto inexplorado de materiales, que inclu\u00edan antimonio, manganeso, ox\u00edgeno, rutenio y cromo, cuya s\u00edntesis mostr\u00f3 una actividad catalizadora ocho veces mayor que la del mercado actual.[7]<\/a> Una tasa de eficiencia del 100\u00a0% para la producci\u00f3n de hidr\u00f3geno verde podr\u00eda reducir los costes de producci\u00f3n hasta un 30\u00a0%.<\/p>\n Industria:<\/strong> por muy vital que sea la guerra contra el calentamiento global, la construcci\u00f3n no puede detenerse de la noche a la ma\u00f1ana. El mundo consume m\u00e1s de 4000\u00a0millones de toneladas de cemento al a\u00f1o, un agente aglutinante crucial en el hormig\u00f3n que se utiliza para fabricar nuestras casas, f\u00e1bricas, carreteras y hospitales.<\/p>\n Desafortunadamente, cada a\u00f1o la producci\u00f3n de cemento provoca alrededor de 2500\u00a0millones de toneladas de CO2<\/sub>, alrededor del 8\u00a0% del total global. Actualmente no existen alternativas asequibles al cemento. La inform\u00e1tica cu\u00e1ntica puede evitar el gasto de costosos estudios, simulando distintas combinaciones de materiales para dise\u00f1ar un producto sustitutivo duradero y no contaminante. Algunas estimaciones sugieren que esto podr\u00eda reducir las emisiones hasta en 1\u00a0gigat\u00f3n al a\u00f1o para 2035.<\/p>\n Incluso con toda esta previsi\u00f3n, los avances m\u00e1s significativos de la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica podr\u00edan ser sorprendentes. Las tecnolog\u00edas que podr\u00edan desbloquearse quiz\u00e1s todav\u00eda no existan en nuestro radar conceptual. Puede que la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica opere en una escala infinitamente peque\u00f1a, pero sus efectos ser\u00e1n globales.<\/p>\n Al igual que la inteligencia artificial, si se utiliza sabiamente la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica tiene el potencial de fomentar resultados positivos para varios de los Objetivos de Desarrollo Sostenible<\/a> de la ONU, como Hambre cero<\/a>, Salud y bienestar<\/a>, Energ\u00eda asequible y no contaminante<\/a>, Industria, innovaci\u00f3n<\/a> e infraestructura<\/a> y Ciudades<\/a> y comunidades sostenibles<\/a>.<\/p>\n Estos son objetivos prioritarios que nos obligan a encontrar soluciones inteligentes para algunos de los obst\u00e1culos a los que se enfrenta actualmente la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica.<\/p>\n Por ejemplo, actualmente la mayor\u00eda de los ordenadores cu\u00e1nticos funcionan dentro de frigor\u00edficos criog\u00e9nicos a -273\u00a0\u00b0C y, debido a estos requisitos extremos de refrigeraci\u00f3n, siguen consumiendo m\u00e1s energ\u00eda que los ordenadores est\u00e1ndar.[8]<\/sup><\/a> Los ordenadores cu\u00e1nticos en desarrollo podr\u00edan eludir por completo la necesidad de refrigerar los c\u00fabits. El sistema inform\u00e1tico cu\u00e1ntico de ORCA Computing<\/a>, por ejemplo, utiliza fotones \u00fanicos para c\u00fabits a temperatura ambiente, sin enfriamiento criog\u00e9nico. La computaci\u00f3n cu\u00e1ntica de iones atrapados tambi\u00e9n puede funcionar a temperaturas menos extremas, lo que permite procesar la informaci\u00f3n con una potencia m\u00ednima y sin generar casi calor.[9]<\/sup><\/a> Un estudio sugiere que los ordenadores cu\u00e1nticos podr\u00edan reducir el consumo energ\u00e9tico en m\u00e1s de 20\u00a0\u00f3rdenes de magnitud en comparaci\u00f3n con los superordenadores convencionales.[10]<\/sup><\/a><\/p>\n Siguen existiendo otras dudas. \u00bfLa computaci\u00f3n cu\u00e1ntica acentuar\u00e1 la brecha de riqueza entre los pa\u00edses m\u00e1s ricos y los m\u00e1s pobres? \u00bfProteger\u00e1 indebidamente a las empresas actuales haciendo que la entrada en la industria sea insostenible para los reci\u00e9n llegados? \u00bfQu\u00e9 ocurre con los impactos de la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica en un mercado laboral que a\u00fan se est\u00e1 recuperando de la triple crisis de la recesi\u00f3n global, la COVID-19 y la IA<\/a>? \u00bfLos est\u00e1ndares de cifrado modernos se volver\u00e1n in\u00fatiles gracias a la incre\u00edble potencia de la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica, dejando de lado las demandas de datos y privacidad?<\/p>\n Los gobiernos deben contribuir a que la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica beneficie a muchos y no s\u00f3lo a unos pocos. Deben ayudar a desarrollar y financiar programas de investigaci\u00f3n de educaci\u00f3n superior, especialmente dirigidos a \u00e1reas de riesgo financiero (como la captura de carbono) y proyectos humanitarios (como la predicci\u00f3n de desastres), que actualmente carecen de apoyo. Ya existen modelos de asociaciones, como las colaboraciones actuales entre IBM y el gobierno del Reino Unido[11]<\/a>, la asociaci\u00f3n p\u00fablico-privada de los Pa\u00edses Bajos y Quantum Delta<\/a> o la empresa conjunta de ciencia y tecnolog\u00eda cu\u00e1ntica lanzada por EE.\u00a0UU. y el Reino Unido en 2021[12]<\/a>.<\/p>\n Siento que estamos en el comienzo del ascenso hacia el triunfo de la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica, pero ya podemos mirar hacia arriba y ver lo que nos espera. Debemos mantener un di\u00e1logo abierto en todos los sectores privados y p\u00fablicos para garantizar que la ruta sea accesible para todos y que el destino aporte recompensas mutuas. La tecnolog\u00eda cu\u00e1ntica promete profundos cambios en toda la sociedad, desde las finanzas hasta la seguridad nacional, pasando por las telecomunicaciones y la ingenier\u00eda. Para cuando alcancemos un estado de \u201cventaja cu\u00e1ntica\u201d (superioridad del rendimiento sobre los ordenadores convencionales), quiz\u00e1s la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica podr\u00eda incluso ayudar a frenar, o incluso a revertir, lo que m\u00e1s amenaza nuestra existencia: el cambio clim\u00e1tico.<\/p>\n Optimizaci\u00f3n, simulaci\u00f3n y aprendizaje autom\u00e1tico mejorados cu\u00e1nticamente. Tres conceptos simples desbloqueados gracias al poder revolucionario de la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica. Quiz\u00e1s no salven el mundo, pero sin duda lo cambiar\u00e1n para siempre.<\/p>\n <\/p>\n [1]<\/a> https:\/\/www.mckinsey.com\/featured-insights\/mckinsey-explainers\/what-is-quantum-computing<\/a><\/p>\n [2]<\/a> https:\/\/www.iberdrola.com\/innovation\/what-is-quantum-computing<\/a><\/p>\n [3]<\/a> https:\/\/prod.ucwe.capgemini.com\/wp-content\/uploads\/2022\/10\/Quantum-Technologies__Sustainability_20-09-2022_final.pdf<\/a><\/p>\n [4]<\/a> https:\/\/www.mckinsey.com\/capabilities\/mckinsey-digital\/our-insights\/quantum-computing-just-might-save-the-planet<\/a><\/p>\n [5]<\/a> https:\/\/www.mckinsey.com\/capabilities\/mckinsey-digital\/our-insights\/quantum-computing-just-might-save-the-planet<\/a><\/p>\n [6]<\/a> https:\/\/www.mckinsey.com\/capabilities\/mckinsey-digital\/our-insights\/quantum-computing-just-might-save-the-planet<\/a><\/p>\n [7]<\/a> https:\/\/www.powerengineeringint.com\/hydrogen\/quantum-computing-techniques-reveal-improved-catalyst-for-green-hydrogen\/<\/a><\/p>\n [8]<\/a> https:\/\/projectqsydney.com\/could-quantum-computing-help-curb-ais-carbon-footprint\/<\/a><\/p>\n [9]<\/a> https:\/\/www.techuk.org\/resource\/could-quantum-computing-hold-the-key-to-sustainability.html<\/a><\/p>\n [10]<\/a> https:\/\/www.ornl.gov\/news\/energy-quantum-computing-efficiency<\/a><\/p>\n [11]<\/a> https:\/\/newsroom.ibm.com\/2021-06-03-UK-STFC-Hartree-Centre-and-IBM-Begin-Five-Year,-210-Million-Partnership-to-Accelerate-Discovery-and-Innovation-with-AI-and-Quantum-Computing<\/a><\/p>\n [12]<\/a> https:\/\/www.whitehouse.gov\/ostp\/news-updates\/2021\/11\/04\/the-united-states-and-united-kingdom-issue-joint-statement-to-enhance-cooperation-on-quantum-information-science-and-technology\/<\/a><\/p>\n","protected":false},"featured_media":110983,"template":"","tags":[],"acf":[],"yoast_head":"\n10\u00a0000\u00a0a\u00f1os se convierten en segundos<\/h2>\n
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Energizando la industria, capturando el carbono<\/h2>\n
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<\/p>\nLa cu\u00e1ntica puede ser una fuerza para el bien<\/h2>\n
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