Desafío cuántico: en busca de la "pregunta del millón de dólares"

"La movida 102" es un buen título para un ensayo sobre los avances más recientes en el campo de la inteligencia artificial y su relación con el pensamiento creativo. Cuando dos años atrás, el algoritmo desarrollado por la empresa DeepMind derrotó por primera vez al mejor jugador "humano" del mundo en Go, los expertos que seguían la partida desde una sala lateral se admiraron por la jugada "fuera de la caja" que había sacado la computadora de su galera. La movida 102 no respondía al resultado de un pensamiento analítico tradicional, sino a una suerte de "epifanía" que dejó a los seguidores del match con la boca abierta.

Por supuesto esta jugada inspirada, surgida de un pensamiento no lineal, podría haber sido formulada eventualmente de un gran maestro de Go. El punto es que podemos hacerlo a una tasa infinitamente más reducida que lo que promete para principios de la década que viene la "computación cuántica", una de las tecnologías exponenciales que acumula más novedades en 2018. Aún en una etapa germinal, los aproximadamente 7.000 especialistas que trabajan en este campo (la mayoría en los Estados Unidos y China; casi todos físicos, matemáticos e ingenieros) se encuentran abocados a formular "la pregunta del millón de dólares" -dado el alto costo del hardware- que sirva como anclaje comercial para acelerar el paso, una pregunta cuya respuesta no pueda ser provista por todas las computadoras convencionales del mundo puestas a trabajar en conjunto. "Cada vez más empresas están analizando cómo podrían mejorar, qué nuevos productos podrían darle a sus clientes si su capacidad de cómputo fuera ilimitada", explicó meses atrás a La Nación Bob Sutor, investigador de tecnologías cuánticas en IBM.

"El año pasado IBM y Google dijeron que llegaban a la ?supremacía' (más de 50 qbits) este año, ahora postergaron un poco esta meta, pero siguen agregando qbits", cuenta ahora Christian Schmiegelow, profesor del Departamento de Físicas de la UBA e investigador del Instituto de Física, Conicet. "Claro que no todos los qbits que se suman son universales, y no se puede hacer cualquier cosa con cualquier registro. Son avances grande pero falta todavía".

Mientras que las maquinas tradicionales se sirven de "bits" que representan valores de 0 y 1, y así van armando progresiones lógicas, los "qbits" pueden tener los dos valores al mismo tiempo, o varia superposiciones entre ellos. Esto hace que al agregar qbits la capacidad de cómputo aumente exponencialmente, pero también las posibilidades de error, que es lo que se está tratando de pulir en la actualidad.

¿Cuánto llegará el "punto de aceleración" (tipping point) para la tecnología cuántica? Schmiegelow cree que hoy el sector, a medida que sume programadores, plataformas y asociaciones con empresas, se acerca a la famosa "pregunta del millón de dólares": "Esto es lo que va a terminar de reconfigurar todo: que el problema real esté, y este desafío muy probablemente venga por el lado de la compañías químicas, los laboratorios, las finanzas o las de inteligencia artificial", especula, que son hoy los sectores que más están invirtiendo en esta tecnología emergente.

A nivel académico, en mayo de este año los científicos de la computación Ran Raz (de Princeton) y Avushav Tal (estudiante de posdoctorado en Stanford) lograron definir un tipo de problema que no puede ser abordado por PCs tradicionales y sí por ordenadores cuánticos. Se espera que surjan más en el corto plazo, y que alguno de estos "bochines" arrime a algún modelo rentable en la economía, que empuje la rueda del financiamiento en este terreno aún naciente.

El gato y la oportunidad

Pasaron ya más de 35 años desde la legendaria conferencia en la que el Nobel de Física Richard Feynman predijo que algún día veríamos computadoras basadas en las teorías que comenzaron a proponerse a principios del siglo XX. "La naturaleza, al fin y al cabo, es cuántica", sostuvo Feynman por entonces, "Así que si queremos poder simularla algún día, necesitaremos si o si computadoras cuánticas".

Las computadoras tradicionales están muy lejos de tener la capacidad de modelar moléculas, aún de las más simples como la cafeína, estima Sutor. Para ellos se necesitaría una máquina de 10 elevado a la 48 bits (un 10% de los átomos que hay en la Tierra, para tener una idea del número). Una molécula más compleja, como la penicilina, requeriría 10 elevado a la 85 bits. En cambio, el investigador de IBM estima que para el primer caso alcanzaría con una computadora cuántica de 160 qbits, y para el segundo con una de 286 qbits.

Parte del entusiasmo con esta avenida de avances se debe a la posibilidad de formular en la década próxima materiales mucho menos contaminantes, que ayuden a moderar o revertir el deterior exponencial del medio ambiente. Los otros sectores con apuestas fuertes son inteligencia artificial, logística y finanzas, donde está a la delantera el JP Morgan. En el campo financiero se especula con una optimización más avanzada de portafolios y también con mejoras en seguridad, dado que los actuales métodos de encriptación de información van a ser atacables con una computadora cuántica.

Se calcula que casi la mitad de los billones de operaciones financieras que se realizan hoy a diario son definidas por algoritmos que "optimizan" portafolios. Para hacerlo utilizan atajos, ya que dada la enorme variedad de activos financieros la optimización perfecta es en la mayor parte de los casos imposible -las combinaciones exceden en varios órdenes de magnitud a la cantidad de partículas del universo-. Pero esto podría cambiar con la computación

cuántica, sostuvo este año en un seminario organizado por Singularity Andrew Fursman, cofundador de 1Qbit, una startup de software para computación cuántica. Para Fursman, las aplicaciones prácticas llegarán antes de lo que se piensa y el momento de invertir es ahora. "Si la computación tradicional fue una evolución, aquí estamos hablando de una revolución", afirmó.

Otro motor que potencia los avances es el hecho de que China tomó a la tecnología cuántica como central en su programa de inversiones en innovación. En el último Congreso del Partido Comunista del país más poblado del mundo, el presidente Xi Jimping comprometió un aumento presupuestario para un "maga-proyecto" cuántico por el cual China, mediante la inversión de miles de millones de dólares, busca consolidarse a la vanguardia de esta tecnología.

A pesar de que la física de las partículas subatómicas comenzó a desarrollarse a principios del siglo XX, sus características tan extrañas y contraintuitivas la mantuvieron a menudo en los márgenes de las discusiones centrales de la ciencia. "La física cuántica tiene un auras de misterio, y a veces de la presenta como una rama exótica de la física", cuenta Juan Pablo Paz, una eminencia académica en este campo, profesor de Exactas, en su libro "La Física Cuántica: todo sobre la teoría capaz de explicar por qué los gatos pueden estar vivos y muertos a la vez", de Siglo XXl. La alusión al "gato de Schorodinger", que podía estar según la paradoja "vivo o muerto al mismo tiempo", sirve para ilustrar el momento de la "ventana cuántica", que para muchos científicos lo cambiará todo, y para otros está aún a décadas de mostrar resultados prácticos y disruptivos.

"La movida 102" es un buen título para un ensayo sobre los avances más recientes en el campo de la inteligencia artificial y su relación con el pensamiento creativo. Cuando, dos años atrás, el algoritmo desarrollado por la empresa DeepMind derrotó por primera vez al mejor jugador "humano" del mundo en Go, los expertos que seguían la partida desde una sala lateral se admiraron por la jugada "fuera de la caja" que había sacado la computadora de su galera. La movida 102 no respondía al resultado de un pensamiento analítico tradicional, sino a una suerte de "epifanía" que dejó a los seguidores del match con la boca abierta.

Por supuesto, esta jugada inspirada, surgida de un pensamiento no lineal, podría haber sido formulada eventualmente por un gran maestro de Go. El punto es que podemos hacerlo a una tasa infinitamente más reducida que lo que promete para principios de la década que viene la "computación cuántica", una de las tecnologías exponenciales que acumulan más novedades en 2018.

Aún en una etapa germinal, los aproximadamente 7000 especialistas que trabajan en este campo (la mayoría en los Estados Unidos y China y casi todos físicos, matemáticos e ingenieros) están abocados a formular "la pregunta del millón de dólares" -dado el alto costo del hardware- que sirva como anclaje comercial para acelerar el paso, una pregunta cuya respuesta no pueda ser provista por todas las computadoras convencionales del mundo puestas a trabajar en conjunto.

"Cada vez más empresas están analizando cómo podrían mejorar, qué nuevos productos podrían darles a sus clientes si su capacidad de cómputo fuera ilimitada", explicó meses atrás a LA NACION Bob Sutor, investigador de tecnologías cuánticas en IBM.

"El año pasado, IBM y Google dijeron que llegaban a la ?supremacía' (más de 50 qbits) este año; ahora postergaron un poco esta meta, pero siguen agregando qbits", cuenta Christian Schmiegelow, profesor del Departamento de Física de la UBA e investigador del Instituto de Física del Conicet. "Claro que no todos los qbits que se suman son universales, y no se puede hacer cualquier cosa con cualquier registro. Son avances grandes, pero todavía falta".

Mientras las máquinas tradicionales se sirven de "bits" que representan valores de 0 y 1, y así van armando progresiones lógicas, los qbits pueden tener los dos valores al mismo tiempo, o varias superposiciones entre ellos. Esto hace que al agregar qbits la capacidad de cómputo aumente exponencialmente, pero también las posibilidades de error, que es lo que se está tratando de pulir en la actualidad.

¿Cuándo llegará el "punto de aceleración" (tipping point) para la tecnología cuántica? Schmiegelow cree que hoy el sector, a medida que suma programadores, plataformas y asociaciones con empresas, se acerca a la famosa "pregunta del millón de dólares". "Esto es lo que va a terminar de reconfigurar todo: que el problema real esté, y este desafío muy probablemente venga por el lado de las compañías químicas, los laboratorios, las finanzas o las de inteligencia artificial", especula. Son los sectores que más están invirtiendo en esta tecnología emergente.

A nivel académico, en mayo pasado los científicos de la computación Ran Raz (de Princeton) y Avushav Tal (estudiante de posdoctorado en Stanford) lograron definir un tipo de problema que no puede ser abordado por PC tradicionales y sí por ordenadores cuánticos. Se espera que surjan más en el corto plazo y que alguno de estos "bochines" arrime a algún modelo rentable en la economía, que empuje la rueda del financiamiento en este terreno naciente.

El gato y la oportunidad

Pasaron más de 35 años desde la legendaria conferencia en la que el Nobel de Física Richard Feynman predijo que algún día veríamos computadoras basadas en las teorías que comenzaron a proponerse a principios del siglo XX. "La naturaleza, al fin y al cabo, es cuántica", sostuvo entonces Feynman. "Así que si queremos poder simularla algún día, necesitaremos sí o sí computadoras cuánticas", agregó.

Las computadoras tradicionales están muy lejos de tener la capacidad de modelar moléculas, incluso las más simples, como la cafeína, estima Sutor. Para ello se necesitaría una máquina de 10 elevado a la 48 bits (un 10% de los átomos que hay en la Tierra, para tener una idea del número). Una molécula más compleja, como la penicilina, requeriría 10 elevado a la 85 bits. En cambio, el investigador de IBM estima que para el primer caso alcanzaría con una computadora cuántica de 160 qbits, y para el segundo, con una de 286 qbits.

Parte del entusiasmo con esta avenida de avances se debe a la posibilidad de formular en la década próxima materiales mucho menos contaminantes, que ayuden a moderar o revertir el deterioro exponencial del medio ambiente. Los otros sectores con apuestas fuertes son inteligencia artificial, logística y finanzas, donde está a la delantera el JP Morgan. En el campo financiero, se especula con una optimización más avanzada de portafolios y con mejoras en seguridad, dado que los actuales métodos de encriptación de información van a ser atacables con una computadora cuántica.

Se calcula que casi la mitad de los billones de operaciones financieras que se hacen a diario son definidas por algoritmos que "optimizan" portafolios. Para hacerlo, utilizan atajos, ya que dada la enorme variedad de activos financieros la optimización perfecta es, en la mayor parte de los casos, imposible (las combinaciones exceden en varios órdenes de magnitud la cantidad de partículas del universo). Pero esto podría cambiar con la computación cuántica, sostuvo este año en un seminario organizado por Singularity Andrew Fursman, cofundador de 1Qbit, una startup de software para computación cuántica. Para Fursman, las aplicaciones prácticas llegarán antes de lo que se piensa y el momento de invertir es ahora. "Si la computación tradicional fue una evolución, aquí estamos hablando de una revolución", afirmó.

Otro motor que potencia los avances es el hecho de que China tomó la tecnología cuántica como central en su programa de inversiones en innovación. En el último Congreso del Partido Comunista del país más poblado del mundo, el presidente Xi Jinping comprometió un aumento presupuestario para un "megaproyecto" cuántico por el cual China, con una inversión de miles de millones de dólares, busca consolidarse a la vanguardia de esta tecnología.

A pesar de que la física de las partículas subatómicas comenzó a desarrollarse a principios del siglo XX, sus características tan extrañas y contraintuitivas la mantuvieron a menudo en los márgenes de las discusiones centrales de la ciencia. "La física cuántica tiene un aura de misterio y a veces se la presenta como una rama exótica de la física", cuenta Juan Pablo Paz, una eminencia académica en este campo, profesor de Exactas, en su libro titulado La física cuántica: todo sobre la teoría capaz de explicar por qué los gatos pueden estar vivos y muertos a la vez (Siglo XXI).

La alusión al "gato de Schrödinger", que podía estar según la paradoja "vivo o muerto al mismo tiempo", sirve para ilustrar el momento de la "ventana cuántica", que para muchos científicos lo cambiará todo y para otros está aún a décadas de mostrar resultados prácticos y disruptivos.

sebacampanario@gmail.com