El rock star de la física Michio Kaku no necesita presentación
El mayo del 2023 nos trajo el esperado «Supremacía cuántica: La revolución tecnológica que lo cambiará todo», donde aborda cómo los computadores cuánticos están empezando a transformar el mundo. (En español aún no está disponible)
Estos computadores funcionan de manera diferente a los tradicionales, utilizando qubits en lugar de bits, lo que les permite realizar cálculos complejos a una velocidad inalcanzable para las máquinas actuales.
Kaku explica cómo la supremacía cuántica, «el punto en el que un computador cuántico supera a uno tradicional en tareas específicas», ya ha sido alcanzada por empresas como Google y el instituto de innovación cuántica de China. Esto marca el comienzo de una nueva era tecnológica.
El libro va explorando cómo esta tecnología puede impactar diversas áreas, desde la medicina hasta la economía. En medicina, por ejemplo, los computadores cuánticos podrían permitir grandes avances en la comprensión de enfermedades complejas como el cáncer y el Alzheimer, y en la creación de nuevas terapias.
En economía, podrían optimizar procesos en industrias como la agricultura, aumentando la producción de alimentos mediante la simulación de procesos naturales de manera más eficiente que los métodos actuales.
Además, Kaku discute cómo estos computadores pueden modelar fenómenos complejos como el cambio climático y el comportamiento del universo, ayudando a los científicos a realizar simulaciones detalladas que eran impensables antes.
La carrera por desarrollar esta tecnología es intensa, con grandes empresas, naciones e instituciones invirtiendo en su investigación y desarrollo.
Kaku también advierte sobre los desafíos que presenta, incluyendo riesgos para la seguridad cibernética, ya que estos computadores podrían romper las actuales formas de encriptación.
A pesar de los desafíos, Kaku es enfático en señalar que los computadores cuánticos representan una «oportunidad sin precedentes para resolver problemas que antes eran imposibles de abordar».
Sin embargo, pienso que el autor podría estar exagerando un poco, por los siguientes motivos:
- No explica en profundidad como funciona la computación cuántica. Si piensas que obtendrás información detallada de su funcionamiento no la vas a encontrar.
- El libro no explica cómo funciona realmente ningún algoritmo cuántico.
- Hay muchas promesas de como la computación cuántica podría ayudar al cambio climático, combatir el cáncer y a mejorar tratamientos médicos en general. Prácticamente está especulando sobre cómo la computación cuántica resolverá mágicamente todos los problemas algún día. Perfectamente estas pregustas se las puedes hacer a ChatGPT y te responderá algo similar.
Pese a los 3 puntos, el libro no deja de ser interesante para las personas que buscan saber un poquito más de computación cuántica. Pero no esperes un libro a la altura de las otras obras de Kaku.
Entretenido si, pero interesante no tanto. Le haría bien a Kaku menos luces y televisión 🙂
A continuación te presento la 10 mejores ideas.
1. Fin de la era del silicio
La primera idea clave en «Supremacía cuántica» es la noción de que estamos presenciando el fin de la era del silicio. Desde mediados del siglo XX, el silicio ha sido el material principal en la fabricación de semiconductores, que a su vez son la base de todas las computadoras digitales. Sin embargo, Michio Kaku argumenta que esta tecnología está llegando a su límite físico.
La miniaturización de los transistores, que ha permitido la expansión del poder de computación bajo la ley de Moore, se está acercando a un punto en el que ya no es viable continuar reduciendo el tamaño de los componentes sin enfrentar problemas fundamentales, como la disipación de calor y el fenómeno de fuga cuántica.
El silicio ha dominado la tecnología de la información, pero según Kaku, estamos en un punto donde esta tecnología será reemplazada por la computación cuántica. A diferencia de las computadoras basadas en silicio, las computadoras cuánticas operan a nivel de partículas subatómicas, utilizando qubits en lugar de bits.
Los qubits pueden representar múltiples estados al mismo tiempo gracias a las propiedades de superposición y entrelazamiento, lo que les permite realizar cálculos mucho más complejos y en menos tiempo que los sistemas actuales.
Un ejemplo es el desarrollo de nuevas tecnologías en la industria de la salud. A medida que las computadoras cuánticas se vuelvan más accesibles, podrán analizar enormes cantidades de datos genéticos para personalizar tratamientos médicos, algo que sería ineficiente o imposible con la tecnología actual.
2. Supremacía cuántica y sus implicaciones
La supremacía cuántica es el punto en el que las computadoras cuánticas superan a las mejores supercomputadoras clásicas en tareas específicas.
Kaku describe cómo en 2019, Google anunció que su computadora cuántica Sycamore había logrado este hito, «resolviendo un problema matemático en 200 segundos, algo que tomaría 10,000 años a la supercomputadora más rápida del mundo». Este evento, según Kaku, marca el inicio de una nueva era en la computación. Lo que Kaku no se dió cuenta, es que esta información es incorrecta desmentida irónicamente por IBM. ( Acá también hay una nota de Financial Times desmintiendo a Google)
Las implicaciones de la supremacía cuántica son bastante grandes. Podría transformar industrias enteras al resolver problemas que antes se consideraban intratables/imposibles. En el ámbito de la criptografía, por ejemplo, estas máquinas podrían romper los códigos de cifrado más avanzados (aunque falta mucho para ello), lo que plantea desafíos para la seguridad global, especialmente para el tío Sam.
Al mismo tiempo, ofrecen la posibilidad de crear nuevos métodos de cifrado cuántico que sean invulnerables a los ataques, asegurando la privacidad de las comunicaciones en un mundo digital.
Un ejemplo práctico aquí es la simulación de nuevos materiales. Las computadoras cuánticas podrían diseñar materiales con propiedades específicas al nivel atómico, revolucionando industrias como la construcción, la energía y la electrónica.
Por un momento, imaginemos un escenario donde podemos crear materiales con una resistencia y ligereza perfectas para la construcción chilena que respondan ante mega terremotos, o paneles solares para el norte extremadamente eficientes, todo gracias a la capacidad de simulación.
3. Computadoras cuánticas y la ciberseguridad
Una de las ideas más inquietantes que presenta Kaku es cómo las computadoras cuánticas podrían afectar la ciberseguridad. Con su gran capacidad para realizar cálculos masivamente paralelos, las computadoras cuánticas podrían romper los esquemas de cifrado más poderosas que se utilizan hoy en día.
Los sistemas de seguridad que dependen de la complejidad matemática para proteger datos sensibles serían vulnerables, lo que podría llevar a una crisis global de seguridad.
Actualmente, la mayoría de los sistemas de cifrado utilizados en la banca, el comercio electrónico y las comunicaciones gubernamentales están basados en la dificultad de factorizar grandes números primos. Sin embargo, un algoritmo cuántico como el de Shor podría, en teoría, factorizar estos números de manera exponencialmente más rápida que cualquier computadora clásica, dejando obsoletas las barreras de seguridad actuales.
Para mitigar este riesgo, Kaku señala que los investigadores ya están trabajando en nuevos sistemas de cifrado resistentes a la computación cuántica. Estos incluyen el cifrado basado en redes de aprendizaje profundo y la criptografía poscuántica, que están diseñados para ser seguros incluso contra un adversario equipado con una computadora cuántica.
Un caso interesante en su aplicación sería la implementación de sistemas de seguridad cuántica en infraestructuras críticas, como la red eléctrica o los sistemas financieros. Usando técnicas de criptografía cuántica, estas infraestructuras podrían protegerse contra posibles ataques que podrían resultar en una catástrofe.
4. El potencial disruptivo de las computadoras cuánticas
Kaku destaca cómo las computadoras cuánticas no solo superarán a las computadoras clásicas, sino que también tendrán un impacto disruptivo en múltiples industrias. El poder de las computadoras cuánticas para resolver problemas complejos, que hasta ahora han estado fuera del alcance de las mejores tecnologías digitales, representa una amenaza y una oportunidad sin precedentes para sectores como la farmacéutica, la energía, la inteligencia artificial y más.
Por ejemplo, en la industria farmacéutica, las computadoras cuánticas podrían revolucionar el proceso de descubrimiento de fármacos. Actualmente, el desarrollo de nuevos medicamentos es un proceso lento y costoso que implica innumerables pruebas y errores.
Las computadoras cuánticas, sin embargo, podrían simular las interacciones moleculares con gran precisión que permitiría identificar compuestos prometedores en una fracción del tiempo. Esto no solo aceleraría el desarrollo de medicamentos, sino que también haría posible el tratamiento de enfermedades que hoy en día son incurables.
5. La fusión de la inteligencia artificial con la computación cuántica
Michio Kaku explora la posibilidad de combinar la inteligencia artificial (IA) con la computación cuántica, lo que podría multiplicar exponencialmente las capacidades de ambas tecnologías. La inteligencia artificial, que ya está cambiando industrias mediante el aprendizaje automático y la automatización, enfrenta limitaciones debido a la cantidad masiva de datos que debe procesar.
La computación cuántica podría ser la solución perfecta para superar estas barreras.
Al integrar la IA con la computación cuántica, podríamos ver grandes avances en áreas como la medicina personalizada, donde la IA podría analizar y adaptar tratamientos médicos a partir de datos genéticos y de salud de un paciente, procesados a velocidades que ninguna computadora clásica podría igualar.
6. Impacto en la medicina y el desarrollo de fármacos
Uno de los aspectos más prometedores de la computación cuántica, según Kaku, es su capacidad para revolucionar la medicina, particularmente en el desarrollo de fármacos. Esto podría acelerar el descubrimiento de medicamentos y permitir la creación de terapias personalizadas basadas en la genética de un individuo.
Actualmente, el proceso de descubrimiento de fármacos es muy complejo y costoso. Involucra un largo proceso de pruebas y errores, donde miles de compuestos se prueban para identificar aquellos que pueden ser efectivos contra una enfermedad. Este enfoque consume tiempo y recursos, lo que resulta en altos costos para los nuevos tratamientos.
La computación cuántica podría cambiar esto al permitir simulaciones precisas de cómo interactúan los fármacos con las células a nivel cuántico. Al modelar estas interacciones con qubits, los investigadores podrían predecir los efectos de los fármacos antes de que lleguen a la fase de prueba, reduciendo el tiempo y el costo del desarrollo de medicamentos.
7. Aplicaciones en la simulación de procesos químicos complejos
Kaku destaca que una de las áreas donde la computación cuántica tendrá un impacto inmediato es en la simulación de procesos químicos complejos.
Las moléculas y reacciones químicas pueden ser extremadamente difíciles de simular con precisión usando computadoras clásicas, ya que estas están limitadas por la forma en que procesan la información. Sin embargo, las computadoras cuánticas, con su capacidad para manejar múltiples estados simultáneamente, pueden modelar estos procesos a un nivel de detalle que nunca antes fue posible.
Esta capacidad para simular procesos químicos tiene implicaciones profundas en una variedad de industrias.
Por ejemplo, la producción de amoníaco, un componente clave de los fertilizantes, es un proceso que consume una enorme cantidad de energía. Si los científicos pueden usar computadoras cuánticas para encontrar una forma más eficiente de realizar esta reacción química, podría reducirse significativamente el consumo de energía y, en consecuencia, las emisiones de gases de efecto invernadero.
8. Cambios en la economía global
La computación cuántica no solo promete cambios tecnológicos, sino también profundos impactos en la economía global. Kaku argumenta que la capacidad de estas máquinas para resolver problemas complejos más rápido que cualquier computadora clásica podría alterar la competitividad de las industrias y los países. Aquellos que lideren en el desarrollo y la implementación de la computación cuántica podrían dominar sectores enteros de la economía global, desde las finanzas hasta la manufactura.
Una de las principales áreas de impacto será en la optimización de procesos industriales y financieros. Por ejemplo, las computadoras cuánticas podrían analizar grandes volúmenes de datos financieros para identificar patrones y predecir fluctuaciones del mercado con una gran precisión.
En otro ámbito, como la logística, las computadoras cuánticas podrían optimizar cadenas de suministro globales, reduciendo costos y mejorando la eficiencia. Esto es sería bastante interesante en nuestro contexto actual, en el que las cadenas de suministro son cada vez más complejas y donde los retrasos y las ineficiencias pueden tener un impacto económico significativo.
9. Implicaciones para la criptografía y el blockchain
La computación cuántica representa tanto una amenaza como una oportunidad para la criptografía y el blockchain. Como Kaku señala, la capacidad de estas computadoras para realizar cálculos extremadamente complejos en fracciones de segundo podría comprometer los sistemas de cifrado que protegen datos sensibles en todo el mundo. Esto incluye todo, desde la información personal en línea hasta transacciones financieras y secretos gubernamentales.
Los sistemas de criptografía actuales, como RSA, se basan en la dificultad de factorizar grandes números, un proceso que una computadora clásica tardaría miles de años en realizar. Sin embargo, un algoritmo cuántico, como el de Shor, podría romper estos códigos en minutos, dejando vulnerables a muchos de los sistemas de seguridad que utilizamos hoy en día. Esto obliga a un replanteamiento fundamental de la seguridad digital en la era cuántica.
Por otro lado, las mismas propiedades cuánticas que representan una amenaza para la criptografía tradicional también pueden ser utilizadas para desarrollar nuevas formas de seguridad. La criptografía cuántica, que utiliza principios de la mecánica cuántica, ofrece un nivel de seguridad teóricamente invulnerable, ya que cualquier intento de interceptar la comunicación cuántica altera el estado cuántico de la información, alertando al receptor de la intrusión.
10. Desarrollo de nuevas tecnologías energéticas
Finalmente, Kaku explora cómo la computación cuántica podría ser la clave para desarrollar nuevas tecnologías energéticas que permitan un futuro más sostenible. Una de las mayores promesas de la computación cuántica es su capacidad para resolver problemas de optimización y simulación que son fundamentales para avanzar en la energía renovable y otras tecnologías limpias.
Por ejemplo, las computadoras cuánticas podrían ayudar a diseñar nuevas formas de almacenamiento de energía, como baterías con una capacidad significativamente mayor y tiempos de carga más rápidos. Esto es esencial para hacer que las energías renovables, como la solar y la eólica, sean más viables a gran escala.
Además, la capacidad de las computadoras cuánticas para simular procesos físicos y químicos complejos podría acelerar el desarrollo de tecnologías como la fusión nuclear, que ha sido un sueño difícil de alcanzar para los científicos durante décadas.
Otro campo donde las computadoras cuánticas podrían tener un impacto significativo es en la mejora de las redes eléctricas. La optimización cuántica podría permitir una gestión eficiente de las redes, integrando mejor las fuentes de energía renovable y reduciendo las pérdidas de energía.
Esto no solo ayudaría a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, sino que también podría hacer que la energía sea más accesible y asequible para todas las personas.