Quebec ingresa a la era de la computación cuántica

La máquina, un cilindro blanco suspendido de un marco de metal y rodeado de tuberías y el ruido rítmico de un sistema de enfriamiento, ocupa casi toda una habitación. Dentro de ese cilindro, químicamente congelado a temperaturas más frías que el vacío del espacio, cuelga una estructura similar a un candelabro de bronce y alambres de oro.

Se trata de MonarQ, una computadora cuántica universal, una de las pocas actualmente en funcionamiento en todo el mundo y una de las dos existentes en Canadá. En Bromont, una pequeña ciudad a menos de 100 kilómetros al este de Montreal, se está ensamblando otra computadora cuántica, construida por IBM.

Las dos computadoras cuánticas representan un gran avance en el campo de la informática. Aprovechan las propiedades de las partículas pequeñas, que pueden existir en varios lugares a la vez, para que un día, cuando la tecnología sea más refinada, puedan procesar la información aún más rápidamente que las supercomputadoras más potentes.

El gobierno de Quebec ha invertido casi 200 millones de dólares en esta tecnología durante un período de siete años con la esperanza de que la provincia se convierta en un destino mundial para la computación cuántica. Las dos nuevas computadoras cuánticas, MonarQ e IBM Quantum One, representan los primeros pasos en esa dirección.

Es un gran avance para Quebec tener una computadora cuántica, dijo Alexis Gouslisty, director de tecnología de PINQ2, una organización sin fines de lucro con sede en la ciudad de Sherbrooke, en la provincia de Quebec, que administrará la computadora IBM cuando empiece a funcionar más adelante este año.

“Estas son máquinas muy raras”

La computación cuántica es una nueva área de investigación. Los expertos predicen que estas máquinas cambiarán la forma en que los humanos resuelven problemas y usan las computadoras.

A nivel mundial, los gigantes tecnológicos como Google e IBM, junto con algunos países como China, están compitiendo para desarrollar computadoras cuánticas y capacitar a las personas para usarlas.

El Consejo Nacional de Investigación de Canadá (CNIC) predice que en unas pocas décadas el sector tendrá un valor de casi 140 mil millones de dólares en Canadá.

Pero a medida que se producen avances en computadoras cuánticas, también existen preocupaciones sobre cómo será utilizada esta tecnología.

Las personas que trabajan en el campo en Quebec afirmaron que se están llevando a cabo conversaciones sobre cómo se pueden usar estas computadoras para el bien.

Alexis Gouslisty, responsable de tecnología dijo que su organización PINQ2 tiene una especie de junta de supervisión para garantizar que la computadora IBM no sea utilizada para descifrar códigos de acceso gubernamentales o piratear el sistema financiero, por ejemplo.

Sin embargo, todavía es pronto y las computadoras aún no están funcionando. Hay muy pocas personas que entiendan las computadoras cuánticas lo suficientemente bien como para usarlas, y mucho menos capaces de construirlas, según Alireza Najafi-Yazdi, director ejecutivo de Anyon Systems, la empresa con sede en Montreal que diseñó y construyó MonarQ.

Najafi-Yazdi se enorgullece de promocionar MonarQ no solo como la primera computadora cuántica universal en Canadá, sino también como una que fue completamente construida en Canadá.

Antes de IBM Quantum One y MonarQ, computadoras cuánticas que comenzarán a operar en los próximos meses, había una sola computadora cuántica en Quebec, una máquina utilizada por investigadores en la base militar de Valcartier, que también fue construida por Anyon, y solo una algunas otras computadoras cuánticas en etapa inicial en otras partes del país también.

Sin embargo, MonarQ e IBM Quantum ONE son computadoras cuánticas universales, lo que significa que pueden ser programadas para resolver una variedad de problemas, a diferencia de las versiones anteriores, cuyas funciones eran mucho más limitadas.

El sector privado también está interesado en estas inmensamente potentes máquinas. Los bancos y las compañías farmacéuticas, entre otros, están interesados ​​en la computación cuántica porque es probable que cambien drásticamente sus campos en los próximos años.

Se está haciendo real.Tienen que prepararse porque alterará la naturaleza de su negocio y llevará años capacitar a su fuerza laboral para aprovechar esta tecnología.

Anyon Systems está compitiendo con IBM en el espacio de la computación cuántica, pero Najafi Yazdi dijo que en esta etapa temprana de la tecnología, la competencia solo conducirá a mayores innovaciones. Cuantas más, mejor, dijo.

El hecho de que podamos hacer algo que irá a manos de investigadores aquí en Canadá y Quebec y lo usarán para llevar a cabo investigaciones interesantes, eso es emocionante para nosotros.

Las computadoras también se utilizarán para propósitos ligeramente diferentes. MonarQ, la fabricada por Anyon, será entregada a Calcul Quebec, una organización sin fines de lucro cuyo objetivo es proporcionar a los investigadores computadoras de última generación.

IBM Quantum One está siendo operado por PINQ2, una organización sin fines de lucro financiada por el gobierno de Quebec que está ayudando a las empresas, o a cualquier persona interesada en la tecnología, a trabajar con ella.

Una nueva forma de hacer computación

Las computadoras cuánticas son especiales e innovadoras porque funcionan de manera fundamentalmente diferente a las computadoras tradicionales.

Una computadora tradicional, o clásica, es básicamente una red de pequeños interruptores, llamados transistores, que proporcionan información a la computadora en forma de unos y ceros, llamados bits.

Las computadoras cuánticas usan partículas diminutas, llamadas qubits, como interruptores dentro de la computadora.

Esas partículas, al igual que los bits normales, pueden ser un uno o un cero. Pero también pueden ser ambas cosas a la vez, gracias a las propiedades de flexión de la lógica sobre cómo se comportan las partículas.

Esto le da a la computadora cuántica la capacidad de procesar información exponencialmente más rápidamente y, esencialmente, explorar múltiples soluciones posibles a un problema a la vez, a diferencia de una computadora clásica que tendría que probar una a la vez.

Pero las computadoras cuánticas aún no han alcanzado el punto en el que pueden realizar las mismas operaciones que las computadoras normales. No intentes ver Netflix en ella, bromeó Najafi-Yazdi.

También son extremadamente frágiles y cometen errores.

Las computadoras deben mantenerse frías, cerca del cero absoluto, que es de unos 273.15 grados bajo cero, la temperatura más fría físicamente posible en la que la materia permanece absolutamente inmóvil.

Tiene, además, que permanecer absolutamente aislada del mundo exterior para evitar cualquier movimiento errático de las partículas atómicas que componen la computadora cuántica. Cualquier pequeño movimiento puede producir un error.

Pero la tecnología tiene tal poder que, algún día, los investigadores esperan que las computadoras cuánticas resuelvan en segundos los problemas que actualmente las supercomputadoras tardan años o incluso décadas en calcular a sus velocidades más rápidas.

Esa realidad aún no está aquí, dijo Suzanne Talon, directora ejecutiva de Calcul Quebec. Sin embargo, está llegando y la provincia de Quebec se está constituyendo como un destino para sentar las bases en este campo tecnológico.

Quebec tiene un historial de inversión en áreas de innovación fuera de lo común, dijo Talon. Montreal es considerada como un centro de inteligencia artificial gracias a las inversiones que comenzaron hace años, antes de que la inteligencia artificial se convierta en un tema central.

Lo mismo está sucediendo con la computación cuántica. Sherbrooke, una pequeña ciudad de unos 180.000 habitantes, alberga a una serie de nuevas empresas de computación cuántica y Montreal cuenta con algunas de las mentes más brillantes en ciencias de la computación, incluidos los pioneros en los mundos de la computación cuántica y la inteligencia artificial.

Con las nuevas computadoras en construcción, Gouslisty espera que los innovadores canadienses estén a la vanguardia.

Esta máquina [IBM Quantum One] permite a las empresas de ingeniería de Quebec tener acceso a una máquina muy rara, y con el acceso viene la competencia y con la competencia obviamente viene la innovación.

Los científicos involucrados con el sistema IBM Quantum One en Bromont esperan aprovechar el poder de la computadora para resolver problemas relacionados con la sustentabilidad y el cambio climático.

Gouslisty dijo que la computadora cuántica de IBM puede ayudar a modelar nuevos tipos de moléculas para desarrollar materiales más sostenibles u optimizar una red eléctrica para ahorrar energía, problemas que la computación tradicional no puede o no es buena para resolver.

Las computadoras cuánticas se desarrollaron para resolver problemas complejos, pero los científicos todavía están tratando de liberar todo su potencial.

Hasta hace poco, para muchos, trabajar con estas computadoras cuánticas era solo una posibilidad teórica. Pero ahora, para Alireza Najafi-Yazdi, se está volviendo real.

MonarQ pronto dejará Anyon, para ser trasladada del parque industrial de Dorval a la sede de Calcul Quebec en la Escuela de Tecnología Superior en el centro de Montreal, una operación delicada considerando la fragilidad y complejidad de la computadora.

Luego, los investigadores finalmente comenzarán a ejecutar algoritmos en la computadora y verán de lo que es capaz.

La parte emocionante de ese proceso, dijo Talon, es que no están del todo seguros de lo que van a encontrar. Sabemos que va a ser bueno en algo, pero aún no lo hemos dominado, dijo Talon. Sabemos que va a cambiar la forma en que hacemos la informática.

Fuente: CBC / M. Lapierre

Adaptación: RCI / R. Valencia