Computación Cuántica

El 2023 fue un período complejo para el desarrollo de la computación cuántica. Lo que en 2020 fue definido por The Economist como la “nueva joyita de Wall Street” y que en 2021 y 2022 las startups cuánticas registraron un récord de recaudación de fondos de inversión para el desarrollo de proyectos e investigación, en 2023 sufrió una drástica reducción. A nivel global, la inversión de capital de riesgo para startups cayó 50%, de USD 2,2 billones en 2022 a USD 1,2 billones en 2023, de acuerdo con el State of Quantum Report 2024.

La principal caída en inversión se experimentó en Estados Unidos, donde registró un 80% menos en relación con 2022. En la región del Asia Pacífico disminuyó 17%, mientras que, en Europa, Medio Oriente y África tuvo un discreto incremento de 3%.

Según el reporte, que entrevistó a varios líderes de empresas vinculados a la cadena de valor de la computación cuántica, la caída en la inversión no implica que “llegó el invierno” para el desarrollo de esta tecnología, sino que las startups “deben ser realistas y gestionar sus planes de financiamiento con más cuidado”. El documento agrega que los expertos reconocen la importancia a corto plazo de sistemas híbridos cuánticos, así como su potencial para agregar valor a los negocios y, frente a ello, los gobiernos son una importante fuente de financiamiento capaz de apoyar y soportar el alto costo inicial de I+D.

Por otra parte, The Quantum Insider, indicó recientemente que el retroceso de 2023 podría motivar un redireccionamiento de las empresas hacia otras líneas de desarrollo que ofrezcan un escenario financiero más atractivo, como la consultoría a compañías (que ya se encuentran en distintas etapas de exploración o implementación de esta tecnología). También plantea que podría observarse este año una estabilización de la curva de inversión en startups cuánticas, dado que “el capital privado paciente emitirá cheques este año para startups prometedoras de tecnología cuántica”, y también considera la posibilidad de fusiones y adquisiciones como un camino para que “las empresas sin activos cuánticos obtienen instantáneamente un camino hacia lo cuántico, y los emprendedores cuánticos obtienen un poco más de margen de maniobra”.

Pese a los desafíos que deben enfrentar las compañías desarrolladoras, el mercado global sigue mostrando gran interés en el potencial de esta tecnología y su enorme capacidad habilitadora de soluciones a niveles nunca vistos. El reporte Quantum Computing 2024-2044 de IDTechEx, publicado en marzo de 2024 y que contempla un análisis de avances, tendencias y principales actores, entre otras temáticas, proyecta que el mercado del hardware cuántico alcanzará una valorización de USD 800 millones a 2034, con una tasa de crecimiento anual de 30%, principalmente liderará por early adopters en diversas industrias como la farmacéutica, química, aeroespacial e instituciones financieras, “lo que llevará a una mayor instalación de computadoras cuánticas tanto en centros de datos de colocación como en redes privadas”.

Otro factor importante a considerar es que prácticamente todos los grandes de la industria tecnológica están involucrados en el desarrollo de software y hardware cuántico, teniendo a IBM como la compañía que actualmente lidera en esta área, seguida de cerca por hiperescalares como Google, Amazon y Microsoft, entre otras.

Fuentes especializadas coinciden en que la inversión y el apoyo de fuentes de financiamiento se supeditarán a la capacidad de las empresas desarrolladoras para avanzar en aplicaciones de computación cuántica en ambientes productivos y modelos de servicios escalables, ya que la masificación es aún tarea pendiente. De hecho, llamó la atención que Gartner no la incluyera en su último reporte de tendencias tecnológicas 2024, precisamente porque, según explicó Bart Willemsen, VP Analyst de dicha consultora, “la computación cuántica ha estado en desarrollo durante mucho tiempo y, aunque el hardware está disponible, nuestras capacidades para trabajar con él no están en el punto en el que se pueda esperar una adopción masiva a gran escala a corto plazo. Las habilidades de programación no son binarias con unos y ceros, sino con cada medida infinita entre uno y cero. Estos desarrollos llevan tiempo (…) Instamos a las empresas a actuar ahora, ya que migrar hacia la criptografía lo suficientemente robusta como para resistir el impacto inicial de la computación cuántica llevará años. Esto debe prepararse antes de que la computación cuántica sea lo suficientemente extendida como para mostrar su impacto global”.

Aun así, son diversas las áreas de trabajo en donde se observan avances significativos, precisamente hacia aplicaciones que apuntan hacia su masificación.

Qubits sin errores y más poderosos

Un elemento importante que está influyendo en el crecimiento de la computación cuántica es el factor de error. Si bien los qubits han superado significativamente la capacidad de los bits de la computación clásica, los desarrolladores han seguido trabajando en el perfeccionamiento del procesamiento de datos para alcanzar el nivel de error cero, lo que podría dar un fuerte impulso a la masificación de la computación cuántica. Al respecto, el reporte de IDTechEx sostiene que “el enfoque hoy en día se ha intensificado en la necesidad de qubits lógicos, o corregidos de errores. El desafío por delante es escalar el hardware y aumentar el número de qubits, al tiempo que se reducen los errores y la demanda de infraestructura, lo cual no es tarea fácil”.

Frente a ello, las empresas están trabajando intensamente y, de hecho, ha habido avances prometedores, como el anuncio realizado recientemente por QuEra y su primer computador cuántico “tolerante a errores” del mundo, que se disponibilizaría al mercado a fines del presente año. Además, en 2023 las máquinas cuánticas superaron la marca de los 1.000 qubits y se habilitaron accesos en la nube para que las empresas pudieran testear su capacidad con distintos problemas. “Sin embargo -indicó IDTechEx en su reporte- muchos están de acuerdo en que los problemas de mayor valor, como el descubrimiento de medicamentos, necesitan muchos más qubits, tal vez millones más. Como tal, las alternativas al diseño superconductor, muchas de las cuales proponen una escalabilidad más inherente, han recibido inversión. Ahora hay más de ocho enfoques tecnológicos compitiendo significativamente para alcanzar el hito de un millón de qubits”.

Ciberseguridad

Los ataques a la seguridad de redes y datos a nivel internacional registró un importante aumento en 2023 y las proyecciones indican que la tendencia se mantendrá este año. Por ello las empresas están buscando fortalecer sus estructuras de ciberseguridad por la vía de la predicción, explorando con soluciones IA (Inteligencia Artificial) y machine learning, y también mediante el aumento en la capacidad de análisis y monitoreo con herramientas cuánticas y, por cierto, evaluando soluciones que combinen ambas tecnologías.

Además, la criptografía cuántica, basada en los principios de la mecánica cuántica, ofrece un nivel de seguridad sin precedentes al garantizar la imposibilidad teórica de interceptar o manipular la información sin dejar rastro, lo que potencialmente revolucionará la seguridad de la comunicación en línea y protegerá los datos críticos contra amenazas emergentes.

Sin embargo, la implementación práctica de la criptografía cuántica presenta desafíos significativos, desde la distribución segura de claves cuánticas hasta la integración con infraestructuras de red existentes. La necesidad de desarrollar sistemas de hardware y software altamente especializados, capaces de manejar la complejidad inherente a los algoritmos cuánticos, subraya la importancia de una colaboración multidisciplinaria entre investigadores en informática cuántica, criptografía, y seguridad informática.

Por ello, una de las proyecciones de la computación cuántica en el ámbito de la ciberseguridad es precisamente la preparación de las máquinas para que sean resilientes a las encriptaciones. Según SDxCentral, líderes de la industria coinciden en que ésta es una de las principales preocupaciones actuales en el desarrollo y fortalecimiento de los algoritmos cuánticos.

AI respecto, Jon France, CISO de ISC2, uno de los expertos citados por SDxCentral en sus proyecciones para 2024, sostuvo que “la computación cuántica tiende a recibir la mayor atención en las discusiones sobre tecnología cuántica, pero es probable que no la veamos disponible comercialmente en los próximos tres a cinco años. Lo que he visto y anticipamos que continuaremos viendo es un aumento en la actividad en torno a la criptografía cuántica segura. Por ejemplo, el NIST ha realizado competiciones para encontrar algoritmos cuánticos resistentes eficientes, y ahora han calificado el primer conjunto de cuatro para usarse. Por lo tanto, el enfoque en los algoritmos resistentes a la computación cuántica es fuerte en la comunidad de investigación, y anticipamos que veremos más de esa actividad y la búsqueda de algoritmos mejorados en 2024 por parte del NIST, el Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones (ETSI) y otros”.

Quantum AI

Los avances en la convergencia entre la computación cuántica y la inteligencia artificial han desatado un paradigma de innovación sin precedentes en el campo de la informática. La computación cuántica, con su capacidad para procesar datos de manera exponencialmente más rápida que los sistemas clásicos, presenta una plataforma prometedora para impulsar el desarrollo de algoritmos de inteligencia artificial más eficientes y poderosos. Esta alianza tecnológica redefine los límites posibles en análisis de datos, optimización de algoritmos y resolución de problemas complejos, desde la simulación de moléculas para la investigación farmacéutica hasta la optimización de cadenas de suministro globales.

La combinación de la computación cuántica y la inteligencia artificial está también revolucionando sectores como la ciberseguridad y la medicina. Los algoritmos cuánticos pueden fortalecer la seguridad de las comunicaciones mediante el desarrollo de protocolos de cifrado más robustos, mientras que, en medicina, los modelos de inteligencia artificial alimentados por datos cuánticos están acelerando el descubrimiento de nuevos tratamientos y diagnósticos más precisos. Además, la capacidad de procesamiento sin precedentes de los ordenadores cuánticos ya está presente en misiones de gran escala, como QuAIL, el laboratorio de la NASA que está trabajando en resolver ciertas dificultades de machine learning presentes en el desarrollo de proyectos aeronáuticos y de exploración espacial.

Pero el desarrollo de la computación cuántica ya no se limita a los laboratorios. De acuerdo con Forbes “grandes empresas de tecnología como IBM, Microsoft y Google, y muchos participantes del mercado como IonQ y D-Wave Systems, ofrecen capacidades que pueden utilizarse hoy en día. Dicho esto, el uso aún es bastante especializado y a menudo experimental por naturaleza. Usos prácticos hoy en día se pueden encontrar en el desarrollo farmacéutico, la ciberseguridad, los servicios financieros y la predicción del tiempo. Hay mucho optimismo de que el ritmo de innovación en computación cuántica continuará acelerándose, y podríamos ver una adopción generalizada para finales de la década. Eso está a la vuelta de la esquina”.

Esta también el caso de IonQ y Hyundai, quienes están trabajando en conjunto con QAI para procesar imágenes como señales de tráfico, mientras que Google ya tiene disponible TensorFlow Quantum (TFQ), una plataforma para hacer prototipos de modelos híbridos de IA cuántica-clásica.

“En lugar de ponerse al día cuando llegue QAI, las organizaciones deberían tener la tecnología en su radar y seguir de cerca los desarrollos. Aquellos con la suerte de tener un laboratorio de innovación o equivalente, deberían considerar algún trabajo experimental e investigación, incluso si solo es para adquirir habilidades y conocimientos. El alto nivel de interés de la industria y el ritmo de la investigación científica sugieren claramente que QAI está llegando, y la pregunta será si estás preparado. Probablemente esté más cerca de lo que piensas y es probable que sea muy importante”, concluye Forbes.