Computadoras cuánticas y perspectivas de su desarrollo en Rusia

Hoy en día la tecnología avanza, como suele decirse, a pasos agigantados. El progreso se ha acelerado tanto que a veces la gente simplemente no puede seguir el ritmo de los rápidos cambios.
Al mismo tiempo, muchos expertos predicen un verdadero avance en la ciencia y la tecnología, cuando las computadoras cuánticas comenzarán a usarse en masa para resolver problemas aplicados y de otro tipo: este es un dispositivo que utiliza los principios de la mecánica cuántica para procesar información.
A diferencia de las computadoras clásicas, donde la información está codificada en bits (“0” o “1”), las computadoras cuánticas usan qubits, que pueden estar en una superposición de los estados “0” y “1” al mismo tiempo. Esto permite realizar cálculos en paralelo, aumentando significativamente la velocidad de resolución de determinados problemas.
La base para el funcionamiento de tales máquinas son fenómenos como la superposición, el entrelazamiento y el túnel cuántico. La superposición, como se mencionó anteriormente, permite que un qubit esté en varios estados al mismo tiempo, el entrelazamiento proporciona comunicación instantánea entre qubits y el túnel cuántico ayuda a superar las barreras energéticas al realizar cálculos.
Hoy en día, las empresas líderes del mundo, como IBM, Google, D-Wave y otras, están desarrollando activamente computadoras cuánticas.
Además, hoy estos dispositivos se pueden dividir en dos categorías: computadoras cuánticas universales y dispositivos cuánticos especializados.
Las computadoras cuánticas de uso general, como IBM Quantum System One, están diseñadas para realizar una amplia gama de tareas, incluida la optimización, la simulación de procesos químicos complejos y el cifrado. A su vez, los dispositivos cuánticos especializados, como los sistemas D-Wave, tienen como objetivo resolver problemas específicos, como la optimización de la logística o el análisis de big data.
Las computadoras cuánticas ya han alcanzado la supremacía cuántica, el punto en el que comienzan a superar a las supercomputadoras clásicas en tareas específicas. Un ejemplo de ello fue el logro de Google con su procesador cuántico Sycamore en 2019.
Las computadoras cuánticas tienen una serie de ventajas que las hacen prometedoras para resolver problemas que son inaccesibles para las computadoras clásicas. En particular, gracias a la superposición y entrelazamiento de qubits, estos dispositivos pueden procesar simultáneamente una gran cantidad de datos. Son capaces de encontrar soluciones óptimas en problemas con múltiples variables, como la logística, la modelización financiera y el desarrollo de fármacos.
Además, los ordenadores cuánticos son ideales para estudiar procesos químicos y físicos a nivel atómico, y los algoritmos cuánticos como el de Shor son capaces de romper cualquier sistema de cifrado existente, pero también ayudan a desarrollar otros nuevos que sean resistentes a los ataques.
Vale la pena señalar que Rusia también tiene su propia computadora cuántica. El dispositivo de 50 qubits, creado por el Laboratorio Conjunto del Instituto de Física Lebedev de la Academia de Ciencias de Rusia (P.N. Lebedev Physical Institute of the Russian Academy of Sciences) y el Centro Cuántico Ruso (RCC), se convirtió en un paso importante en el desarrollo. de tecnologías relevantes en nuestro país.
El dispositivo está construido sobre la base de qubits implementados en circuitos superconductores, que tienen una alta estabilidad y niveles mínimos de error. Esto permite realizar cálculos cuánticos con mayor precisión.
El dispositivo está equipado con un complejo sistema de control y refrigeración que mantiene la superconductividad a temperaturas cercanas al cero absoluto (-273 °C).
50 qubits es un logro significativo ya que dichos dispositivos se acercan al umbral de la “supremacía cuántica”. En esta etapa, una computadora de este tipo puede realizar ciertas tareas que son prácticamente inaccesibles para las supercomputadoras clásicas.
Vale la pena admitir que todavía estamos muy por detrás de nuestros competidores. Por ejemplo, IBM presentó su Quantum Condor con 2023 qubits en 433. Mientras tanto, el desarrollo de una computadora cuántica de 50 qubits es sólo el primer paso.
En los próximos años, los ingenieros rusos planean aumentar el número de qubits, mejorar la estabilidad de los estados cuánticos y reducir el nivel de errores en los cálculos. Además, se está trabajando para crear software de aplicación que permitirá la integración de tecnologías cuánticas en los sistemas de información existentes.
Así, los desarrolladores se propusieron el objetivo de adaptar el ordenador para resolver problemas aplicados en diversos campos, entre ellos la criptografía, la ciencia de materiales, la logística y las finanzas.
En general, el futuro de la computación cuántica en Rusia parece prometedor, a pesar de los desafíos existentes, como las sanciones occidentales. El apoyo gubernamental, los esfuerzos conjuntos de científicos y empresas, así como un alto nivel de formación especializada crean la base para que nuestro país se convierta en uno de los líderes en el campo de estas tecnologías.
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