La camionetita de la Universidad de Purdue se alejó por la vereda justo cuando salí del aeropuerto. Según mis cálculos, volvería de su ruta en tres horas. Oscurecía y, sin dinero para un taxi, me hice a la idea de esperar de pie junto a mi maleta; en el aeropuerto no había dónde sentarse y las bancas de la zona exterior ya habían sido ocupadas por sus inquilinos habituales, que cocinaban hot dogs y crack para merendar.
Era domingo, no tenía conexión a Internet para informar a los organizadores del curso que ya había llegado. Si la camioneta no volvía, estaría en serios problemas,“como el agente viajero del acertijo”, pensé. Para quienes no conozcan este dilema, aquí va: un agente viajero tiene que recorrer N número de ciudades con un presupuesto limitado, por lo que debe optimizar al máximo sus gastos e identificar el itinerario ideal para cubrir el recorrido sin exceder los fondos disponibles; si la combinación es incorrecta, el vendedor no podrá volver a casa y se quedará varado para siempre en una banca junto al aeropuerto de Indiana (eso es de mi cosecha).
Para una computadora clásica como el cacharro que ocupo para escribir estas líneas o la computadora que usted usa para leerlas, la estimación de las combinaciones de la ruta idónea requiere millones de horas, no así para una computadora cuántica. Justo este tipo de retos de optimización constituyen el quid de la innovación incremental.
“El problema del vendedor se expresa en dilemas contemporáneos, por ejemplo la optimización de la carga en una aeronave considerando el volumen, la capacidad del fuselaje, la gravedad, los requerimientos para un despegue seguro, el número y tipo de contenedores; hablamos de problemas NP-hard cuyo cálculo se volvería imposible sin la computación cuántica”, comenta el ingeniero William de la Cruz, uno de los herederos mexicanos de Richard Feynman.
Ilustración: Patricio Betteo
Siguiendo esta misma lógica podemos resolver otros problemas. Por ejemplo: ¿Cuánta energía se debe suministrar en un país frente a distintos escenarios?, ¿cuánto fertilizante se debe dosificar para cubrir cierta superficie optimizando los recursos disponibles? También es posible abordar retos de otros tipos, por ejemplo, aquellos relacionados con la ciberseguridad.
Fue este físico teórico quien en su conferencia “Simulating physics with computers” (1981) propuso llevar primero los principios de la física clásica y después de la mecánica cuántica al territorio computacional; en otras palabras, que ciertas computadoras pudiesen imitar a la naturaleza para solucionar dilemas antes imposibles de resolver.
Lo anterior supone la recreación del sistema a escala con todas sus variables, a fin de garantizar la precisión del cálculo. Feynman tenía claro que esto no se lograría con las máquinas de Turing, que al codificar de manera binaria demoraría muchísimo en realizar estas tareas; por tanto, concibió ordenadores desde una lógica diferente, cuya computación se realiza mediante qubits en lugar de bits. Así, sentó las bases para que más tarde otros científicos comenzaran a construir las primeras computadoras cuánticas basándose en su teoría.
El primer ordenador de esta naturaleza cuyos servicios comenzaron a comercializarse fue el de D-Wave Systems y se lanzó en 2011. En septiembre de 2020, la compañía canadiense anunció el lanzamiento de su más reciente computadora para estos mismos efectos.
Hace tiempo, cuando ignoraba con qué se comían los qubits, uno de mis colegas me comentó que había construido una fabulosa computadora para videojuegos. “¿Es una computadora cuántica?”, le pregunté. Él me miró como quien mira a una gallina a punto de ser degollada y con justa razón: al día de hoy no es factible construir una computadora cuántica en la casa, dada la sofisticación de los materiales y el entorno que estos monstruos requieren.
Pocos jugadores alrededor del mundo tienen una computadora de esta naturaleza y pocos han logrado conformar consorcios exitosos con la academia para colonizar este nicho de mercado. Al lado de gigantes como IBM, Alibaba, Intel, Google, Rigetti, Honeywell y Microsoft están como sus pares Oxford, Stanford, MIT, Caltech, Berkeley, sólo por mencionar algunos, que no los únicos.
Al cierre de estas líneas, en América Latina pueden detectarse señales que indican un creciente auge de las tecnologías cuánticas; específicamente en México, ¿qué semillas del futuro podemos detectar?
1. El país cuenta con expertos con la preparación necesaria para colaborar activamente con sus pares en la NASA, IBM y D-Wave.
2. Existen programas, ya sea de grado, posgrado o educación continua destinados a la formación en tecnologías cuánticas en el IPN y la UNAM, así como en universidades privadas como el ITESM y la Universidad Anáhuac. Asimismo, este territorio se investiga en centros e institutos públicos como el Cinvestav y el INAOE.
3. La producción de artículos científicos y libros especializados en el tema, elaborados por autores y autoras nacionales, ha incrementado de manera significativa en el último lustro.
4. Podemos reconocer a embajadores del tema que generan tracción, abren brecha y facilitan el acceso al conocimiento. Tal es el caso de Salvador Venegas, profesor, investigador, autor y pionero de las tecnologías cuánticas en México.
5. Aunque de manera aislada aún, algunas compañías lideradas por expertos mexicanos han comenzado a incursionar en las tecnologías cuánticas; tal es el caso de Zapata computing, empresa de desarrollo de software cofundada por Alán Aspuru-Guzik.
6. Han comenzado a realizarse foros, congresos y encuentros de especialistas de la materia en México.
¿Necesitamos una computadora cuántica en México para participar activamente en este ecosistema? No, hay muchas maneras de matar una pulga. Para participar activamente en el ámbito de las tecnologías cuánticas hay que estudiar física, criptografía, sistemas y matemáticas, tener conectividad para estar en contacto con los interlocutores adecuados en el mundo, ser una persona con capacidad para comprender y desenredar problemas complejos y tener habilidades de colaboración en equipos transdisciplinarios. También se requieren recursos para viajar de vez en cuando, aunque a raíz del covid-19 muchos congresos, cursos y reuniones internacionales han migrado a modalidad en línea.
¿De dónde suelen salir estos recursos? Del bolsillo de cada experto, de las universidades en las que colaboran (en caso de que estén adscritos a alguna), del financiamiento privado y, por supuesto, del financiamiento público. Eso significa que la reciente extinción de los fideicomisos para la ciencia y la tecnología, así como la suspensión de pagos a miembros del Sistema Nacional de Investigadores en universidades privadas, impactará de alguna forma el avance de este campo del conocimiento (aunque no sólo éste). En otras palabras, los expertos en tecnologías cuánticas también enfrentan el dilema del agente viajero.
Para florecer, las tecnologías cuánticas requieren alianzas entre las empresas y la academia, así como visión de negocios para apostar a cadenas de valor destinadas a la solución de problemas en la medicina, la logística, las finanzas, las telecomunicaciones o la seguridad, que son algunos de los rubros donde el ecosistema ha demostrado su altísimo potencial.
Finalmente (o quizás, antes que nada), la incursión al mundo cuántico requiere de curiosidad, de un apetito suficiente como para consultar un MOOC, un video, un podcast, un libro y así sucesivamente.
Para cuando la camionetita de la Universidad de Purdue volvió por mí, 3.5 horas más tarde, ya me había comido dos hot dogs con mis amigos adictos a la rirris. Sin una computadora cuántica se salvó el día y pude contarles esta historia.
Karla Paniagua
Coordinadora de Estudios de futuros, CENTRO .
La autora agradece al Doctor William de la Cruz y al Doctor Salvador Venegas por su colaboración para la realización de este texto.