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Tecnología cuántica, el nuevo campo de batalla entre Estados Unidos y China

La noticia apareció solo en algunos medios especializados.

El Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de Estados Unidos publicó en septiembre pasado 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.

Y para discutir las estrategias presentadas se invitó a la Casa Blanca a académicos, funcionarios del gobierno y representantes de las grandes compañías tecnológicas y financieras del país, incluidas Alphabet, IBM, JP Morgan Chase, Lockheed Martin, Honeywell y Northrop Grumman.

Además se anunció también una inversión de US$249 millones para llevar a cabo 118 proyectos vinculados a este campo de la ciencia.

Del otro lado del mundo, en China, también está ocurriendo algo similar.

China
China ha destinado una enorme cantidad de dinero para la investigación de la computación y las comunicaciones cuánticas.

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 2020.

Esto después del lanzamiento, hace dos años, de lo que fue descrito como el primer satélite de comunicaciones cuántico.

Y del anuncio, el año pasado, de la creación de una red “inhackeable” de comunicaciones en Jinan a la que sólo tendrán acceso 200 usuarios: militares y funcionarios gubernamentales y privados.

El hecho de que los dos gigantes económicos del mundo estén compitiendo en el desarrollo de las CIC, demuestra la importancia de este campo que, se dice, es tan poderoso que transformará al mundo.

Qué es la CIC

Lo que prometen las tecnologías cuánticas es una revolución en la forma como se procesa la información, como le explica a BBC Mundo, Alejandro Pozas-Kerstjens, investigador del Instituto de Ciencias Fotónicas de Barcelona y del Grupo de Teoría de la Información Cuántica.

“Toda la información se codifica en un sistema binario -en ceros y unos-, pero cerca de los años 60 se descubrió que el lugar donde se guarda esa información puede marcar diferencias en lo que se puede hacer con ella”, explica.

“Es decir, yo puedo grabar una información clásica en un chip de ordenador -como lo hacemos ahora- pero también podemos guardar esos ceros y unos en otros sistemas más pequeños, por ejemplo en átomos únicos o en pequeñas moléculas“.

código binario
Toda la información se codifica en un sistema binario -en ceros y unos-, pero el lugar donde se guarda esa información puede marcar diferencias en lo que se puede hacer con esa información.

“El comportamiento de esos átomos y esas moléculas, por ser tan pequeños, viene dictado por otras reglas. Y esas reglas que dictan el comportamiento de átomos y moléculas son las reglas del mundo cuántico, de la teoría cuántica”, afirma el científico.

De esta forma, lo que intenta la ciencia de la información cuántica es utilizar esas nuevas propiedades cuánticas que aparecen en los sistemas muy pequeños para mejorar las tareas de procesamiento y transmisión de la información, entre otros.

Lo que prometen las CIC es una revolución en la forma como procesamos la información, lo cual abre nuevas posibilidades para miles de aplicaciones en campos que van desde avances en la salud y la ciencia, producción de fármacos y producción industrial hasta nuevos sistemas de defensa.

La tecnología cuántica, dicen los expertos, “podría cambiarlo todo”.

Es por eso que las naciones más poderosas del mundo están compitiendo por tomar la delantera en la CIC.

Satélite cuántico

A juzgar por los avances presentados hasta ahora en el campo de la tecnología cuántica, se podría decir que China está en la delantera.

En 2016 Pekín anunció que había lanzado el primer satélite de comunicaciones cuántico y un año después declaró que había podido utilizar ese satélite para establecer comunicaciones encriptadas imposibles de descifrar por ojos ajenos.

“Fueron dos experimentos. El primero consiguió una comunicación cuántica con el satélite desde tierra y luego, aprovechando ese satélite, se realizaron comunicaciones entre dos puntos en tierra con una señal encriptada cuánticamente en la que el satélite hizo como repetidor entre esos dos puntos en tierra”, explica Alejandro Pozas.

Comunicación cuántica
China dijo que había utilizado su satélite cuántico para establecer comunicaciones encriptadas imposibles de descifrar por ojos ajenos.

Esta capacidad, de poder saber si una información ha sido interceptada o ha llegado bien a su destino, no se puede obtener con las tecnologías clásicas ni los métodos de transferencia de información que usamos actualmente.

Y aunque los experimentos chinos fueron pruebas de concepto, ese país logró demostrar que es posible hacerlo.

“Es cierto que se probó que se pueden hacer, pero de momento no se ha llegado al nivel de la viabilidad para una aplicación masiva industrial”, agrega el investigador.

Computadora cuántica, el “santo grial”

Tampoco se ha podido llegar a esa viabilidad en el campo de las computadoras cuánticas.

Varias compañías en diversas naciones están intentando desarrollarlas y aunque se han creado a nivel experimental aún no ha sido posible comercializarlas.

“En efecto, la computadora cuántica es el santo grial”, afirma el investigador del Instituto de Ciencias Fotónicas de Barcelona.

“Es hacia donde directa o indirectamente se mueven todos los esfuerzos en el campo de la CIC”, agrega.

computadora
Todos los esfuerzos en el campo de la CIC, se mueven hacia el desarrollo de una computadora cuántica.

La computación clásica, que trabaja en bits, opera la información sólo en dos estados, en cero o uno (encendido o apagado).

La computación cuántica, en cambio, trabaja también con la superposición de ambos estados y utiliza el movimiento de partículas subatómicas para procesar datos en cantidades imposibles de manejar por la computación clásica.

Aunque actualmente la tecnología está en su mayoría a nivel teórico se espera que algún día se logren cálculos que, dicen los expertos, harán ver a las computadoras clásicas como hoy en día vemos al ábaco.

En Estados Unidos, empresas como IBM, Google y Microsoft están desarrollando sus propias computadoras cuánticas.

Y lo mismo está ocurriendo en China, donde están participando empresas privadas -como Alibaba y Baidu- en la creación de ordenadores cuánticos.

qubit
Se dice que Google va a la delantera en la carrera de la computa cuántica con el desarrollo de un procesador con una potencia de 72 qubits.

Pero estas computadoras no son fáciles de construir: el principal problema es el número de bits cuánticos (qubits) que puede alcanzar un solo ordenador.

Se dice que Google va a la delantera con el desarrollo de un procesador con una potencia de 72 qubits.

Y además, está el problema del mantenimiento. Estas computadoras necesitan mantenerse a temperaturas de frío extremo para poder operar.

Desarrollar ordenadores cuánticos que puedan trabajar a temperatura ambiente es actualmente un área de investigación en la que las naciones están centrando sus esfuerzos.

Revolución

Pero ¿cómo va a revolucionar el futuro la tecnología cuántica?

Tal como explica Alejandro Pozas-Kerstjens, lo que podemos esperar es “una revolución como la que causó la aparición de los primeros computadores”.

Computación
La computación cuántica utiliza el movimiento de partículas subatómicas para procesar datos en cantidades imposibles de manejar por la computación clásica.

“Desde permitirnos hacer cosas que ahora mismo nos cuentan muchísimo, como la fabricación o el prototipado de medicamentos, o la optimización de rutas de tráfico para intentar gastar menos combustibles”.

“Ese tipo de cosas van a ser problemas resolubles con un ordenador cuántico”.

Pero quizás el mayor interés de los gobiernos es utilizar estas tecnologías cuánticas en el ámbito de la defensa, desde poder llevar a cabo comunicaciones más seguras hasta la detección de aeronaves intrusas.

Y ¿quién se puede decir que está ganando esta carrera cuántica?

Tal como asegura Pozas-Kerstjens, esta es una carrera “de muchas cabezas”.

“Quizás podemos decir que en la computación cuántica quizás está a la cabeza Estados Unidos, pero en el campo de comunicaciones cuánticas al parecer quien gana es China”.

“Hay muchas facetas en el campo de la tecnología cuántica y muchos países están intentando avanzar o tomar la delantera en alguna de estas facetas”.

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