Si bien la computación cuántica a gran escala aún está muy lejos, otros tipos de tecnología cuántica ya están teniendo impacto: Alex Katsomitros separa los hechos de la ciencia ficción con dos destacados expertos

En 1994, el matemático estadounidense Peter Shor, de 35 años, descubrió un algoritmo que cambiaría la ciencia de la información para siempre. Shor utilizó los principios de la física cuántica para crear un algoritmo que resolvió un proceso matemático llamado «factorización prima» más rápido que cualquier algoritmo clásico que se ejecute en una computadora común. Las implicaciones fueron enormes. La factorización prima se utiliza en el cifrado en línea y, por lo tanto, una computadora que utilice la mecánica cuántica podría descifrar la mayoría de los códigos criptográficos que sustentan el comercio electrónico y otras interacciones en línea. La computación cuántica, hasta entonces un mero experimento mental, se había convertido en un avance tecnológico potencial.

Sueños cuánticos

Casi treinta años después, la tecnología cuántica sigue fascinando a científicos y tecnólogos. Una variedad de tecnologías emergentes aprovechan la mecánica cuántica para realizar tareas casi imposibles de lograr con la física clásica. Mientras que las computadoras normales usan dígitos binarios, conocidos como bits, para funcionar, las computadoras cuánticas usan bits cuánticos (qubits) que pueden existir en múltiples estados simultáneamente, aumentando exponencialmente sus capacidades de cálculo. Fundamentalmente, pueden simular sistemas complejos, lo que permite a los investigadores comprender fenómenos que antes eran insondables, como el comportamiento de las moléculas.

El enorme potencial de la tecnología y sus implicaciones políticas innovadoras, exploradas por primera vez durante un vuelo compartido de Jerusalén a Nueva York, llevaron a Chris Hoofnagle, académico de la Facultad de Derecho de UC Berkeley, y Simson Garfinkel, científico informático e inventor, a escribir Ley y política para la era cuántica, un libro fundamental sobre la próxima era cuántica. A pesar del título, los autores sugieren que deberíamos tomarnos los pronósticos entusiastas con una pizca de sal, particularmente en lo que respecta a la computación cuántica; Su futuro, reconocen, está repleto de peros. «La gente ha estado promocionando las oportunidades de la computación cuántica, pero en este momento su uso principal es publicar artículos de investigación y atraer financiación», dice el informático Garfinkel a través de Zoom, y agrega: «La computación cuántica es similar a la física de alta energía en el sentido de que Se está gastando mucho dinero, pero hará falta mucho
tiempo antes de que veamos una verdadera recompensa comercial”.

De hecho, al igual que la fusión nuclear y los autos voladores, la computación cuántica a gran escala sigue siendo una quimera cuyos avances parecen lo suficientemente inminentes como para hacer babear a los futuristas, pero aún están demasiado lejos para ser tomados en serio. Su potencial ilimitado se presta a ensoñaciones de ciencia ficción y a pensamientos bastante extravagantes. Por ejemplo, el gurú de la nueva era Deepak Chopra sugiere que nuestro ADN es una computadora cuántica y ensalza los poderes de la “curación cuántica”, mientras que las películas de Hollywood dotan a los villanos de superpoderes cuánticos. Y, sin embargo, los desafíos técnicos siguen siendo insuperables. Las computadoras cuánticas existentes solo tienen una pequeña cantidad de qubits, lo que las hace prácticamente inútiles para aplicaciones del mundo real. Construir grandes computadoras cuánticas es una hazaña de ingeniería notoriamente difícil, dadas las temperaturas extremadamente bajas y los costos de energía necesarios. El más grande, Osprey de IBM, tiene solo 433 qubits, aunque la compañía espera construir un procesador de 1.000 qubits para finales de 2023. Los qubits son vulnerables al más mínimo cambio en su entorno y pierden fácilmente sus propiedades mágicas. Lo más preocupante es que, tres décadas después del descubrimiento de Shor, se han desarrollado pocos algoritmos similares para demostrar la utilidad de la computación cuántica.

Estos obstáculos han convencido a los escépticos de que la computación cuántica es un hueso demasiado difícil de resolver. Por su parte, Hoofnagle y Garfinkel creen que las oportunidades para otras tecnologías cuánticas están más maduras. Los sensores que utilizan tecnología cuántica, como magnetómetros y gravímetros, pueden lograr una precisión sin precedentes en la medición de cantidades físicas, revolucionando la geología, la navegación, el descubrimiento de fármacos y las imágenes médicas. Como señalan en el libro, la detección cuántica ya está dando sus frutos, dados sus requisitos técnicos más simples; un ejemplo es la resonancia magnética (MRI), una tecnología que ya ha salvado miles de vidas.

Hoofnagle y Garifnkel son optimistas en cuanto a que en la próxima década tendremos computadoras cuánticas lo suficientemente grandes como para resolver problemas de la vida real, pero también reconocen que estamos lejos de lograr avances importantes, a pesar de los esfuerzos de las empresas tecnológicas más grandes del mundo. Google ha desarrollado un ordenador cuántico capaz de realizar cálculos que a los mejores superordenadores no cuánticos les llevaría casi medio siglo realizar, mientras que Microsoft espera construir un superordenador cuántico dentro de diez años. «Microsoft ha dicho que espera construir una supercomputadora cuántica, pero también ha dicho que no conoce la tecnología que utilizará», dice Garfinkel, y añade: «IBM ha publicado una hoja de ruta, pero si nos fijamos en su hoja de ruta requiere avances científicos desconocidos”.

En cambio, predicen que un escenario probable es el desencanto con la computación cuántica, que conducirá a un menor interés de los inversores, conocido como “invierno cuántico”. “Gran parte de la energía y el dinero que se invierte en la computación cuántica se basa en la idea de mejoras espectaculares en las computadoras cuánticas de uso general, el criptoanálisis cuántico y el aprendizaje automático. Creemos que es poco probable que esto tenga éxito antes de 2030 y, por lo tanto, habrá una caída significativa de la inversión”, afirma Garfinkel.

¿Un nuevo Gran Hermano?

En cierto modo, el descubrimiento de Shor en los inicios de la historia de la computación cuántica fue desafortunado, señalan los autores, dado que hizo que el criptoanálisis eclipsara otras aplicaciones, como el desarrollo de fármacos. Si alguna vez se construyen, las grandes computadoras cuánticas podrían socavar los estándares de cifrado ampliamente utilizados y descifrar la mayoría de los mensajes cifrados, advierten Hoofnagle y Garfinkel. Sin embargo, sugieren que no deberíamos tomarnos demasiado en serio los escenarios apocalípticos, dado que los actores malignos solo se centrarían en objetivos de alto valor, mientras que las contramedidas ya están a la vista.

Un peligro aún mayor surge de las empresas cuyo pan de cada día es la monetización de datos. Si las redes sociales pueden aprovechar el poder de los algoritmos para proporcionar dosis de dopamina e incluso influir en nuestras preferencias de voto, los análisis de dimensiones superiores que ofrece la tecnología cuántica harán que nuestro derecho a la privacidad sea prácticamente inaplicable. Como señalan los autores, «la detección cuántica, de hecho, podría ser la tecnología que erosiona fundamentalmente lo que significa ser un individuo». Las implicaciones para la aplicación de la ley también son enormes. Los policías pueden justificar los registros de «Parar y registrar» basándose en el hecho de que «el análisis de datos adquiridos legalmente y observados en público no es fundamentalmente diferente a observar un bulto en el bolsillo de una persona con una pistola», argumentan Hoofnagle y Garfinkel. ¿Deberíamos preocuparnos más por los gobiernos que por las corporaciones privadas? Ambas cosas, dado que la protección de la privacidad es más un proceso que un evento único, dice Hoofnagle, un experto en derecho tecnológico. “Las amenazas a la privacidad son dinámicas: primero se manifestarán en capacidades de vanguardia, de inteligencia y exclusivamente militares”, comenta, y agrega: “Pero sabemos por la historia que las innovaciones en inteligencia eventualmente se democratizan, generalmente primero para las fuerzas del orden y luego para las autoridades”. al sector privado”.

En cuanto a la legislación, los autores creen que Estados Unidos seguirá su habitual enfoque de laissez-faire: permitirá que se implemente la innovación a pesar de posibles amenazas a la privacidad e intervendrá después. «Queremos muchas formas profundamente invasivas de detección cuántica, pero en entornos contextuales donde las personas estén protegidas», dice Hoofnagle. «Por ejemplo, el escaneo corporal de mayor resolución es bienvenido en el diagnóstico médico, pero problemático en el interrogatorio».

Otro ladrillo en el muro geopolítico

La tecnología cuántica se está convirtiendo cada vez más en un valioso peón en el tablero de ajedrez geopolítico. China ya está publicando más artículos sobre el tema que cualquier otro país. La perspectiva de un “dominio cuántico” no occidental que acabaría con la ventaja tecnológica de Occidente ya se discute en los círculos militares. “Muchas naciones encontrarán formas de desarrollar tecnologías cuánticas. Estas naciones pueden ser imitadoras, pueden robar innovaciones, etc. Pero detenerlos es complicado porque existen componentes comerciales que respaldan la precisión a nivel cuántico. Es decir, los componentes están en el mundo comercial; no se limitan a los laboratorios”, dice Hoofnagle, argumentando que Estados Unidos puede llegar allí primero: “Podemos lograr la superioridad y conservarla. Para ello, el gobierno debe financiar la investigación básica (tanto los presidentes Trump como Biden lo están haciendo) y aplicar una política de inmigración abierta. ¡Los estudiantes que obtienen un doctorado en campos relacionados con la cuántica también deberían obtener una tarjeta verde!

La cuestión no es puramente teórica. Como señalan los autores, una vez que los gobiernos tengan computadoras cuánticas en funcionamiento, pueden desplegarlas para simular armas nucleares, lo que significa que, paradójicamente, las computadoras cuánticas podrían acelerar el desarrollo de armas nucleares con menos barreras para su uso. ¿Justificaría eso los llamados a una pausa en ciertos usos de la tecnología cuántica? Hoofnagle cree que las ventajas del despliegue gratuito superan las desventajas. “Hay muchas ventajas en una profunda integración militar y de inteligencia de las tecnologías cuánticas. Por ejemplo, muchos sistemas de armas estadounidenses pueden funcionar incorrectamente en presencia de guerra electrónica, como interferencias de GPS”, dice, y agrega: “Los sistemas militares de detección cuántica pueden marcar la diferencia entre interceptar un misil balístico intercontinental o no. Los verdaderos peligros provienen de ejércitos rebeldes que utilizarán la tecnología para modelar armas biológicas y químicas”.