Llevamos casi 30 años usando Internet a nivel doméstico, y en esencia no ha cambiado demasiado. Pero la revolución está cerca. La Internet Cuántica ya está en marcha.
La física cuántica ha llegado a revolucionar la tecnología, algunas de las soluciones que ofrece están en el ámbito de las comunicaciones, GPS, fibra óptica y la inteligencia artificial. Pero sobre todo la física cuántica podría cambiar radicalmente la seguridad informática.
Tras el lanzamiento por parte de China del primer satélite cuántico, este adjetivo no ha parado de generar revuelo en el mundo científico y tecnológico, surgiendo nuevos conceptos como el internet cuántico, las comunicaciones cuánticas, computadoras cuánticas, etc. A pesar de su ubicuidad, pocos saben a lo que realmente hace referencia el adjetivo cuántico cuando se refiere a conceptos tecnológicos como internet.
Los investigadores están trabajando en el desarrollo de una red de internet cuántico. La principal virtud de esta tecnología es que será imposible hackear la transmisión sin dejar rastro.
La aplicación de la Física cuántica a la computación está despertando un gran interés en los últimos meses. En 2019, Google afirmaba que al fin había logrado la ‘supremacía cuántica’, aunque los expertos de IBM creían que la compañía de Mountain View exageraba sus resultados. Además, en junio de 2020, Honeywell adelantaba que presentará durante este trimestre el ordenador cuántico más poderoso del mundo.
La ‘guerra’ entre los principales actores del sector -Google, IBM, Intel, Honeywell…- demuestra que la computación cuántica va a ser una de las tecnologías de las que más oiremos hablar en un futuro próximo, impulsada por sus posibles aplicaciones en múltiples sectores.
El Internet cuántico haría posible transmitir grandes volúmenes de datos a gran distancia a velocidades superiores a la de la luz.
Uno puede imaginarse la cantidad de aplicaciones que se beneficiarían de este nivel de velocidad.
Un ordenador tradicional se basa en código binario. Operaciones con bits para almacenar y procesar información con un lenguaje de ceros y unos. Es decir, la informática clásica se basa en la lógica de que un elemento solo puede ser una cosa a la vez, o un 0 o un 1.
En la información cuántica estos ceros y unos se superponen simultáneamente. Para desarrollar la infraestructura del Internet cuántico hará falta que académicos, investigadores y profesionales de diversos campos tecnológicos sean capaces de construir los dispositivos cuánticos necesarios, como routers, repetidores, gateways y hubs, entre otros.
Nacerá un sector completamente nuevo, basado en la idea de que el Internet cuántico coexistirá con el ecosistema actual de empresas que tenemos en el Internet actual.
Computación cuántica: superposición de estados
En los sistemas cuánticos, se aplica el principio de superposición, el cual explica la famosa paradoja del gato de Schrödinger. En ella, se encierra un gato en una caja y se coloca un mecanismo de emisión de un veneno, el cual puede activarse o no dependiendo de lo que haga una partícula, la cual puede actuar como onda o como partícula en el mundo cuántico (como un electrón o un fotón). Hasta que no lo observamos, no es posible conocer el resultado porque ocurre una superposición de ambos estados, donde el gato está vivo y muerto a la vez. Sólo mirando podemos saber si está vivo o no. Es decir, que el hecho de mirar define el resultado.
Así, un qubit puede tener un estado donde el valor puede ser 1 y 0 a la vez. Si unes dos o más qubits, éstos se entrelazan, dando lugar al entrelazamiento cuántico, que es una conexión entre dos o más partículas de manera que una acción realizada en una tiene un efecto inmediato en las demás.
¿Qué es el Internet cuántico?
El internet cuántico es una red que permitirá a dispositivos cuánticos intercambiar información en un entorno que aprovecha las leyes de la mecánica cuántica. En teoría, el internet cuántico tendría una capacidad nunca vista, con niveles de funcionamiento inalcanzables para las aplicaciones web actuales.
En el mundo cuántico, los datos se pueden codificar en el estado de los qubits, que pueden crearse utilizando dispositivos cuánticos, como, por ejemplo, computadoras o un procesador cuántico. Y el internet cuántico, en términos sencillos, implicaría la transmisión de qubits a través de una red de dispositivos cuánticos separados físicamente. Fundamentalmente, todo esto sería posible gracias a las extrañas propiedades que caracterizan a los estados cuánticos.
Aunque esto suene parecido a lo que sucede en el Internet estándar, la transmisión de qubits a través de un canal cuántico, en lugar de uno clásico, implica, efectivamente, aprovechar el comportamiento de las partículas en su escala más pequeña – los llamados “estados cuánticos”.
La informática cuántica impacta en el ecosistema de Internet de las Cosas de aplicación industrial
El futuro que plantean las “cosas” autónomas y conectadas, la seguridad se ha convertido en elemento de crítico. Aquí es donde la criptografía cuántica, que utiliza las leyes de la mecánica cuántica para la generación de claves seguras, entra en acción y busca garantizar las comunicaciones seguras de extremo a extremo.
La criptografía poscuántica se presenta como el siguiente paso al que han de evolucionar los algoritmos criptográficos que se emplean habitualmente, los cuales han sido desarrollados teniendo en cuenta ciertos parámetros de seguridad con la finalidad de que protejan la información frente a ataques que puedan ser perpetrados por la futura potencia que adquirirán en un futuro los ordenadores cuánticos.
Aplicaciones de la computación cuántica
En BBVA están invirtiendo en supercomputación cuántica para optimizar sus servicios financieros. El objetivo principal es mejorar las carteras, adelantar precios futuros y, en definitiva, lo que se ha definido como obtener una «ventaja cuántica» respecto al mercado.
Las empresas multinacionales del sector financiero deben gestionar y procesar cantidades enormes de clientes, tesorería, archivos, elaboración de perfiles de riesgo, detección de fraude… Todo esto requiere de muchos servidores con una gran velocidad informática y la capacidad de hacer cálculos complejos. Estas tareas son particularmente difíciles para las computadoras clásicas, pero la computación cuántica, en el futuro, permitirá rediseñar estos procesos operativos para una gestión mucho más rápida y óptima, así como también nuevas oportunidades de inversión para el sector de la banca.
También se utilizan ordenadores cuánticos para resolver problemas de logística asociados con la cadena de suministro, entrega, almacenamiento y distribución de productos. En algunas ocasiones, cuando hay que planificar la distribución a diferentes puntos, realizar los cálculos de cómo debo configurar la ruta para minimizar el tiempo de transporte y los costes es una tarea enorme que no puede llevar a cabo ningún superordenador. Esto se podría conseguir con un ordenador cuántico. También se puede emplear para la optimización de rutas aéreas.
La movilidad futura requerirá la gestión de procesos altamente complejos que podrían llevar a las generaciones actuales de ordenadores a sus límites o sobrecargarlos. Si se piensa en los atascos, por ejemplo, los sistemas actuales sólo informan de atascos. Numerosos conductores cambian de ruta y a menudo acaban de nuevo en atascos.
En un primer proyecto de investigación, Volkswagen ha demostrado que los ordenadores cuánticos pueden utilizarse eficazmente para el control del tráfico. Los datos en tiempo real de 10.000 taxis en Beijing fueron transferidos a un chip cuántico y analizados.
Una de las aplicaciones más prometedoras es la simulación cuántica de materiales. El objetivo es calcular las propiedades de los materiales por adelantado. Esto no es posible con los métodos convencionales, ya que incluso los superordenadores no pueden calcular el magnetismo y la electricidad hasta el último detalle y, por lo tanto, no pueden proporcionar predicciones realmente fiables sobre las propiedades de los materiales.
La potencia de cálculo de los ordenadores cuánticos puede utilizarse, por ejemplo, para simular materiales para baterías más potentes o pruebas de ciencias médicas. La simulación cuántica también ofrece posibilidades completamente nuevas en investigación genética o biotecnología.
Ventajas del Internet cuántico
Hay varias ventajas de tener un Internet cuántico. La primera y más clara es la latencia. Al estar entrelazadas las partículas, la comunicación entre ellas es instantánea incluso a grandes distancias, o al menos en teoría. Una acción en una partícula debería tener un efecto inmediato en la otra por lejos que esté gracias al entrelazamiento.
A su vez, la seguridad es otro de los elementos más importantes del Internet cuántico, donde es imposible espiar o interceptar información en una “conversación cuántica”, ya que como hemos dicho, si lees el estado cuántico de un objeto, cambias el objeto y el mensaje, de manera que el mensaje que leas cambiará automáticamente. Actualmente el problema de esto era que no se podían ni copiar ni amplificar, pero con el uso de las memorias cuánticas eso se solucionaría, ya que actuarían como nodos.
La clave del Internet cuántico es que tendrán una seguridad nunca vista, gracias a la característica cuántica de los qubit, y una velocidad impresionante. Internet a la velocidad de la luz.
