Por ejemplo, la era aeroespacial. El 17 de diciembre de 1903 en Kill Devil Hills, Carolina del Norte, los hermanos Wright lograron que por primera vez una máquina motorizada, más pesada que el aire y controlada por el piloto volara una distancia considerable. Cinco testigos observaron el experimento. Ese día se completaron cuatro vuelos; el último y más largo cubrió 259 metros en 59 segundos. Así despuntaba la aviación moderna ante individuos decimonónicos quienes –me atrevo a pensar– no imaginaban el alud tecnológico en el campo aeroespacial que marcaría el siglo XX hasta la llegada del hombre a la luna en 1969, dos guerras mundiales en el medio.
En este momento, puede que seamos testigos de otro cambio importante con consecuencias allende la imaginación. En un artículo publicado el 9 de diciembre en la revista Nature, la compañía Google presentó Willow, un chip de computación cuántica a partir del cual es posible mitigar errores en la medida que el dispositivo desarrolla operaciones cada vez más complejas, como resolver en menos de cinco minutos cierto cálculo matemático que a una supercomputadora digital tomaría un tiempo alucinante (1025 años). (Google Quantum AI and Collaborators. Quantum error correction below the surface code threshold. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-08449-y).
Nuevo interés. Leí sobre computación cuántica casualmente al explorar la intersección entre banca y tecnología para una serie de artículos publicados antes de la pandemia. Pasarían varios años hasta cuando llegó a mis manos el libro Quantum Supremacy, del físico norteamericano Michio Kaku, por gentileza de un gran amigo. La obra lleva un peculiar subtítulo que vertido al castellano promete develar «cómo las computadoras cuánticas resolverán los misterios de la ciencia y los mayores desafíos de la humanidad.
Hace tiempo la inteligencia artificial y el surgir de robots avanzados son tópicos rodeados de una enorme expectativa que no acaba de materializarse. Según la tesis planteada en el libro, la computación cuántica puede impulsar el desarrollo de estas y otras áreas a niveles insospechados.
Realidad. En 1959, Richard Feynman presentó ante la Sociedad Estadounidense de Física el ensayo Hay bastante espacio en el fondo , en cual propuso el concepto de la computadora atómica o cuántica. La idea ganó tracción en los años 80 e irrumpió ante el gran público en 2019 con Sycamore, una computadora cuántica creada por Google, capaz de resolver en 200 segundos un acertijo matemático que tomaría 10.000 años al ordenador convencional más poderoso de ese momento.
La diferencia entre computadoras digitales o convencionales y cuánticas parte de la unidad básica de información que utiliza cada una. Las digitales utilizan el bit (dígito binario) que puede representar 0 y 1; luego, las combinaciones de 0s y 1s en distintas secuencias permiten generar palabras, imágenes, números, calcular y procesar datos. Las cuánticas utilizan el cúbit que computa a nivel atómico y puede representar 0, 1 y superposiciones o todos los estados posibles entre 0s y 1s. Además, los cúbits pueden entrelazarse y potenciarse recíprocamente en un formato de interacción imposible para el bit digital. En el ejemplo clásico, ubicándonos en un intrincado laberinto con las dos computadoras, la digital examinará uno tras otro todos los caminos posibles hasta encontrar el correcto e indicarnos la salida, mientras la cuántica los examinará todos en simultáneo y nos indicará la salida al instante (fuente: https://www.ibm.com/topics/qubit).
Para lograr esa diferencia, que responde a la capacidad de procesar información en cantidad, calidad y a velocidades exponencialmente superiores, estos nuevos dispositivos se basan en nociones de mecánica cuántica que desafían el sentido común y las leyes conocidas de la física. Entonces, ¿por qué no han reemplazado a las computadoras convencionales? Una razón es que los cúbits son hipersensibles y a menudo se tornan inestables e incapaces de salvaguardar información para completar el procesamiento de datos. Técnicamente, esto se llama decoherencia, sucede cuando los átomos dejan de vibrar al unísono por alguna perturbación en el ambiente y termina frustrando el cálculo asignado a la máquina.
Hasta ahora, a mayor cantidad de cúbits, el riesgo de decoherencia aumentaba. De aquí la novedad del último anuncio: al ser capaz de reducir errores a medida que utiliza más cúbits, el chip de Google exhibe una tendencia inversa a la observada y amplía la eficiencia u operatividad de la computadora cuántica.
Carrera cuántica. Tal avance se inscribe en un nuevo andarivel de la carrera por la supremacía global. En 2018, el Congreso de los Estados Unidos sancionó la Ley de Iniciativa Cuántica Nacional dirigida a la creación de centros científicos y la provisión de fondos para la investigación en esta disciplina. En paralelo, el Gobierno estadounidense ha organizado esquemas de desarrollo público-privados con empresas tecnológicas como Microsoft e IBM. En China, el Estado ha invertido fortunas en su Laboratorio Nacional para Ciencias de la Informática Cuántica con el objetivo de liderar este campo. Otros países y compañías –incluso no tecnológicas como automotrices y farmacéuticas– también invierten en este campo de investigación. Cada día y con más fuerza, prioridad gubernamental e interés del capital privado confluyen en el campo cuántico.
Implicancias prácticas. Se ha dicho que los datos son el oro o el petróleo del siglo XXI. Y como el oro o el petróleo, los datos valen según la utilidad que reportan. El oro es hasta hoy depósito de valor y activo de reserva en una economía internacional que sigue funcionando en base a petróleo, en gran medida. Siguiendo la analogía, la computadora cuántica promete no sólo fortalecer sino elevar exponencialmente el valor de los datos al procesarlos y aplicarlos a la solución de problemas prácticos en el futuro.
Michio Kaku presagia que, a partir de sus capacidades para el procesamiento de datos, las nuevas computadoras proveerán información y elementos técnicos para la cura de enfermedades terminales, prolongación de la vida, mitigación de los efectos climáticos de la Revolución Industrial a través de energías renovables, seguridad alimentaria y un conocimiento acabado de la historia del universo. Ciertas proyecciones contravienen el sentido común y parecen de ciencia ficción, pero son hipótesis aceptadas en física cuántica.
Me detengo en un ejemplo particularmente ilustrativo: La complementariedad con la inteligencia artificial. En la histórica Conferencia de Dartmouth de 1956, se abordó la posibilidad de crear máquinas que utilizaran el lenguaje y resolvieran problemas como seres humanos. El frenesí se apoderó de la conferencia y los científicos predijeron que si conformaban un equipo de trabajo lograrían avances significativos en un verano. Decenas de veranos después la inteligencia artificial existe, pero continúa ensayando sus primeros pasos sobre arena movediza. Uno de los más célebres entusiastas de Dartmouth, Marvin Minsky de MIT (1927-2016), confesó a Kaku que con el tiempo se abstuvo de emitir predicciones.
La inteligencia artificial depende de la capacidad computacional que los nuevos dispositivos cuánticos pueden elevar significativamente. Hartmut Neven, fundador y líder de Google Quantum AI, al presentar Willow dijo que muchos colegas le han preguntado por qué dejó el campo de la inteligencia artificial para dedicarse a la computación cuántica. Su respuesta es que ambos campos se complementan, de allí que el nombre de su laboratorio sea Quantum AI. Es más, la nueva computación sería el eslabón faltante para crear esas máquinas ambicionadas por los entusiastas de Dartmouth, capaces de resolver problemas como seres humanos y de mejorarse a sí mismas.
Hacia adelante. El avance es constante, sobre todo desde cuando los gobiernos se volcaron a la carrera y aparecieron las primeras nuevas computadoras capaces de resolver problemas abstractos más ágilmente que las tradicionales. Pero el camino por delante está minado de desafíos.
La hipersensibilidad de los cúbits exige condiciones extremas de aislamiento para evitar que la información se degrade y frustre el proceso computacional: El nuevo chip de Google fue creado en una fábrica ultramoderna de Santa Bárbara, California, construida exclusivamente para el efecto. Además, si bien las computadoras cuánticas superan a las tradicionales en ciertas funciones, no realizan otras con valor práctico, vale decir: falta que reporten una utilidad más allá del plano abstracto. Los costos y la complejidad de fabricación y programación son enormes y la oferta de mano de obra calificada es escasa.
Pese a esas y otras dificultades, en un paralelismo con los hermanos Wright, el hecho que la computadora cuántica ha sido desarrollada es comparable a los primeros vuelos exitosos en Kill Devil Hills: probada la hipótesis, sigue el perfeccionamiento hacia un horizonte ilimitado.
Instituciones. Una lección del siglo XX es que el progreso científico no resuelve por sí los problemas sociales ni dignifica a la humanidad automáticamente. Sin importar la escala de transformación material que podría derivarse de la tecnología cuántica, sería iluso presagiar la erradicación de la pobreza, mayor equidad distributiva y mejores condiciones de vida si el progreso no va acompañado de instituciones inclusivas. El paraíso socialista donde las máquinas hacen todo el trabajo y nos dedicamos a las abstracciones y al disfrute del arte no existe, al menos no para todos. Por ello, cada adelanto tecnológico debe tener contrapunto en las ciencias políticas y sociales aplicadas. En un ejemplo de lo contrario, cuando la Unión Soviética competía cabeza a cabeza con los Estados Unidos en el espacio, tenía ciudadanos muriendo de frío y de hambre en la calle.
Interpretando la historia, este es el momento para renovar el compromiso con la democracia, el Estado de derecho y las instituciones inclusivas, de modo que en los próximos años el avance técnico pueda ser aprovechado en la solución de problemas sociales. En otras palabras, que el progreso no se detenga en las máquinas y llegue a toda la humanidad.
Paraguay. Cuando la computación cuántica comience a producir resultados prácticos y comercializables, estos se propagarán velozmente de una u otra forma. El corto lapso transcurrido entre el desarrollo y la elaboración de las primeras vacunas anticovid, su distribución y aplicación masiva es una referencia. La accesibilidad a ChatGPT alrededor del mundo es otra. En el terreno inmaterial de los nuevos programas y aplicaciones informáticas, el tiempo es menor. En cualquier caso, nuestro país estará más o menos preparado para aprovechar el progreso en la medida que haya fortalecido sus instituciones y planeado a largo plazo.
Y en el corto plazo, surgen al menos cuatro prioridades.
Primero, explorar oportunidades en la cadena de suministros de la industria tecnológica y avanzar en el estudio de escenarios para la diversificación económica. Segundo, adecuar los programas de educación básica y media con mayor énfasis en las ciencias duras, matemáticas, informática, tecnología e ingeniería. Tercero, extender este énfasis al plano universitario, fomentar intercambios, habilitar laboratorios y recursos de investigación, incentivar estudios superiores en universidades líderes de ciencia y tecnología a través de los programas nacionales de becas. Y cuarto, aumentar significativamente las inversiones y fomentar una cultura de desarrollo e investigación, tanto en el sector público como en el industrial.
Hacia el final de su libro Michio Kaku se imagina despertando un día de enero de 2050. Los problemas existen, como siempre, aunque ahora la tecnología provee soluciones que salvan vidas y facilitan los quehaceres cotidianos. Se han acortado las distancias, incluso con el espacio exterior, y ampliado el conocimiento en biología, medicina y varios campos. Mucho ha cambiado en 2050, pero seguimos siendo humanos y nada de lo humano nos es ajeno, como sentenciara Publio Terencio Africano. Este es el mensaje que no debemos olvidar. Para que el desarrollo de la computación cuántica y progreso tecnológico en general nos beneficien equitativamente, es imperioso fortalecer las instituciones que fomentan la inclusión y la prosperidad con paz y democracia, en 2025 y en 2050.
