China logró la «supremacía cuántica» con el desarrollo de su computadora cuántica Jiuzhang, que el mes pasado superó al dispositivo cuántico Sycamore de Google con su capacidad para calcular 100 billones de veces más rápido que la supercomputadora clásica más rápida.
El desarrollo envió ondas de choque en todo el mundo. Pero antes de que esta noticia pudiera ser asimilada por los jugadores rivales en la carrera cuántica, Beijing anunció que también había construido la primera red cuántica totalmente integrada del mundo. A principios de este mes, una red de relés satelitales y cables de fibra óptica entre Shanghai y Beijing pudo «teletransportar» grandes cantidades de datos.
El mundo ahora está presenciando el nacimiento de una Internet cuántica china que revolucionará la sociedad al permitir transferencias de datos imposibles de piratear y optimizar el aprendizaje automático para la «Internet de las cosas», y posiblemente conducirá a una comunicación instantánea cuando se desarrolle más. La computación cuántica permite la evaluación de múltiples posibilidades a la vez y la realización de cálculos complejos que no son posibles en computadoras normales. “Las computadoras cuánticas no se tratan solo de hacer las cosas más rápido o de manera más eficiente”, explicaba un artículo de Wired el año pasado. «Nos dejarán hacer cosas que ni siquiera hubiéramos soñado sin ellos. Cosas de las que ni siquiera la mejor supercomputadora es capaz «.
Como lo describió el escritor: “Si le pides a una computadora normal que encuentre la manera de salir de un laberinto, probará cada rama por turno, descartándolas todas individualmente hasta que encuentre la correcta. Una computadora cuántica puede recorrer todos los caminos del laberinto a la vez. Puede contener la incertidumbre en su cabeza «.
Los científicos chinos teletransportaron información cuántica a 1.400 km (870 millas) a dos satélites y luego de regreso a la Tierra a través de estaciones receptoras, un primer paso en la creación de una Internet cuántica a escala global. Junto con el desarrollo de Jiuzhang, los desarrollos recientes han llevado al país a la vanguardia en la carrera para ganar la «era cuántica», un desarrollo que pondrá nervioso a Washington y Silicon Valley.
Según el profesor Lo Hoi-kwong, de la Universidad de Hong Kong, China desempeña ahora un papel de liderazgo en la aplicación de las comunicaciones cuánticas. Predijo que la tecnología tendría aplicaciones avanzadas para el ejército chino, su sector financiero y para las comunicaciones en general del país.
Uno de los arquitectos clave de Jiuzhang, el profesor Chao-Yang Lu, de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, dijo a RT.com que la computadora ganó una «ventaja cuántica» sobre la supercomputadora clásica más avanzada mediante el uso de fotones de luz para resolver cálculos, en lugar del uso clásico de señales eléctricas binarias en microprocesadores.
Afirmó que el diseño revolucionario permitiría que los cálculos que a las supercomputadoras convencionales tardarían cientos de millones de años en resolverse se ejecutaran en segundos. En declaraciones a RT.com desde su oficina en Beijing, el profesor Lu dijo que las aplicaciones de la nueva tecnología transformarían «el campo de la química cuántica y la optimización, que puede ser útil para diseñar nuevos materiales y aprendizaje automático».
Explicó cómo se podría implementar Jiuzhang en el desarrollo de Internet cuántico de China, «porque se puede utilizar como un nodo», capaz de programar y almacenar información que se comunica a través de la red cuántica.
El profesor agregó que el dispositivo chino tiene una ventaja sobre sus competidores, como Sycamore, ya que «utiliza fotones que son naturalmente compatibles con Internet porque obviamente los fotones voladores son la forma más rápida y sensata de transferir información a largas distancias». Añadió que “la computación cuántica y la comunicación cuántica utilizando fotones comparten muchas técnicas en común”. Sycamore se basa en un metal superconductor muy frío, mientras que la alternativa china puede funcionar a temperatura ambiente.
Una aplicación prometedora para las computadoras cuánticas es su capacidad para resolver problemas de optimización del aprendizaje automático y leer rápidamente grandes conjuntos de datos. Esta aceleración de los algoritmos de aprendizaje automático permitirá dispositivos autónomos mucho más avanzados. El desarrollo de Internet de las cosas verá grandes escalas de datos recopilados cada segundo por dispositivos, sensores y máquinas. Las computadoras cuánticas serían sistemas ideales de procesamiento de información.
El profesor Lu enfatizó que la frase «supremacía cuántica» no se trata de dominación política, sino que se basa en dispositivos que superan a las supercomputadoras clásicas. Hizo hincapié en: “La construcción de máquinas informáticas cuánticas es una carrera entre la naturaleza y los seres humanos, no entre países … Toda la comunidad internacional debería colaborar estrechamente. Deberíamos fomentar un intercambio científico más abierto tanto en el conocimiento como en las personas «.
Desde 2016, el presidente de China, Xi Jinping, ha estado impulsando agresivamente el avance de la investigación de la nación en tecnología cuántica. La medida es una parte clave de su plan para hacer que China sea tecnológicamente autosuficiente y un líder mundial en investigación y desarrollo científicos. Le ha fijado a la nación el objetivo de lograr el dominio en el área de la computación cuántica para 2030.
Se han invertido miles de millones de dólares en la búsqueda y se ha creado un nuevo instituto: el Laboratorio Nacional Chino de Ciencias de la Información Cuántica. El instituto estuvo detrás de la creación de la red cuántica integrada, que consta de dos satélites y miles de kilómetros de cables de fibra óptica que conectan instalaciones gubernamentales clave, redes eléctricas, puestos militares y bancos entre Beijing y Shanghai. Se afirma que todo el sistema es inmune a los ciberataques disruptivos.
Según el Global Times, el presidente Xi anunció en una sesión de estudio del grupo del PCCh en octubre de 2020 que quería fortalecer el «diseño de alto nivel» en el campo de la ciencia cuántica y alentó la aceleración de «avances en la investigación básica». Refiriéndose a la dedicación de la nación para convertirse en dominante en el campo, el tabloide estatal también informó que «China tenía casi el doble de solicitudes de patente que Estados Unidos para la tecnología cuántica en general en 2018».
Estados Unidos ha respondido con irritación a las ambiciones de China en la computación cuántica, especialmente por temor a sus aplicaciones militares. En 2018, el presidente Donald Trump firmó la Ley de Iniciativa Cuántica Nacional, que prometió 1.200 millones de dólares para la investigación en el campo durante cinco años. Ese mismo año, el ejército estadounidense se refirió implícitamente a los avances cuánticos de China como una amenaza a la seguridad nacional en una declaración titulada «Tecnologías para aplicaciones militares de amenazas». Decía: “Se ha producido una carrera global para explotar y poner en funcionamiento tecnologías cuánticas para el uso de efectos militares. La carrera por conquistar el dominio cuántico se encuentra entre las más ferozmente competitivas del mundo tecnológico actual «.
La computación cuántica puede utilizar dos propiedades fundamentales de la mecánica cuántica: superposición y entrelazamiento. Superposición significa que la información contenida en «qubits» puede existir en dos estados diferentes simultáneamente. Esto podría permitir que se almacenen grandes cantidades de información en secciones de código.
Las infinitas variables permiten a la computadora cuántica grandes cantidades de poder de procesamiento, porque cada qubit puede realizar múltiples cálculos a la vez. La superposición también aumenta en gran medida la velocidad a la que una computadora cuántica puede resolver ciertos problemas que a las computadoras clásicas les llevarían millones de años. Por ejemplo, la ventaja computacional de la computadora cuántica de China puede resolver problemas matemáticos en segundos que la computadora convencional más rápida del mundo, Fugaku de Japón, tardaría aproximadamente 600 millones de años en resolver.
El entrelazamiento es otra ventaja de la cuántica y es uno de los fenómenos más extraños de la mecánica cuántica. Einstein llamó al entrelazamiento «acción espeluznante a distancia», en la que las partículas subatómicas que están cerca unas de otras se influyen entre sí de alguna manera, como la dirección en la que giran. Sin embargo, los extraños efectos del entrelazamiento significan que cuando estas dos partículas se separan , no importa cuán grande sea la distancia, si uno cambia, el otro pasa por los mismos cambios exactamente al mismo tiempo, lo que significa que estas dos partículas están íntimamente conectadas para siempre. El principio de entrelazamiento podría ser utilizado por dispositivos cuánticos para la comunicación de información exponencialmente más rápida.
