Director de la División de Teoría del Instituto Max-Planck de Óptica Cuántica, Juan Ignacio Cirac es uno de los mayores expertos mundiales en tecnología cuántica. Con motivo de la presentación de un nuevo número de la Revista TELOS –‘Mundo Cuántico’, descargable aquí– el investigador español pasó por el Espacio Fundación Telefónica para desgranar el estado de una revolución, “la segunda que vive la cuántica”, que a todas luces cambiará nuestras vidas.
Premio Príncipe de Asturias de Investigación Científica y Técnica 2006, Cirac admitía que la computación cuántica es un asunto complicado para aquellos que no están relacionados con la materia. “Lo cierto es que está muy próxima a la ciencia ficción”. Para ilustrar este argumento, el experto invitaba a sumergirnos en la física cuántica, un mundo de partículas tan pequeñas que no las podemos ver. “Como en Alicia en el País de las Maravillas, ocurren cosas extraordinarias”.
El investigador detallaba que esas partículas tan pequeñas no tienen definidas sus propiedades. “Si lo extrapolamos al mundo es que vivimos es cómo decir que la Luna no está ahí arriba cuando no la miramos. Puede parecer una tontería, pero en la física cuántica sucede así”. Así, cuando no las observamos, las propiedades de esas partículas no están definidas ni en un sitio ni en otro, sino en todas partes a la vez. “Sin embargo, si las observamos, sus propiedades quedan definidas”.
Pero Juan Ignacio Cirac nos devolvía al otro lado del espejo de Alicia. Y aquí, en la realidad cotidiana, la física cuántica empezó a despertar la curiosidad de los filósofos en los años 40 y 50 de pasado siglo. “Fue una sorpresa empezar a escuchar que la naturaleza no está definida, que somos nosotros quienes lo hacemos al observarla”.
De la reflexión a la acción
Poco a poco, la tecnología ha permitido hacer experimentos y verificar propiedades de ese pequeño mundo cuántico que TELOS describe en su último número. “Cuando descubrimos leyes distintas, el siguiente paso es intentar utilizarlas para algo que aún no podemos hacer”. De este modo, Juan Ignacio Cirac indicaba que la computación cuántica emplea las propiedades de ese universo microscópico para procesar y transmitir información de una manera que sería imposible en nuestro mundo. “Ofrece una capacidad de cálculo increíble e incomparable”.
En la informática clásica, cuando procesamos información ésta es traducida en ceros y unos. Son los bits de información, una serie de objetos que pueden tomar dos valores. Almacenamos información, la procesamos y obtenemos un resultado. En la física cuántica, los cúbit no tienen definido si son ceros, unos o ambos al mismo tiempo. Es lo que se conoce como superposiciones. Las opciones para trabajar con la información de forma simultánea se multiplican a medida que lo hacen los cúbit.
De este modo, la física cuántica abre la puerta a una potencia exponencial para desarrollar nuevas disrupciones. “Un ordenador cuántico usa las superposiciones para hacer cálculos en paralelo con todas las combinaciones de las que sea capaz. Si lo observamos, desaparecen las superposiciones y queda fijada una de las configuraciones. El arte de la computación cuántica será lograr que una observación concreta resuelva un problema. Los súper ordenadores actuales no son capaces de lograrlo”, detallaba Cirac.
Los primeros prototipos funcionan
“Cuando hacía el doctorado, le intentaba explicar a mi abuela esta paradoja de estar en dos sitios a la vez a lo que ella respondía: ‘Ignacio, todo esto está muy bien, pero no se lo cuentes a nadie’”. Cirac recurría a esta anécdota personal para remarcar que la tecnología cuántica ya no causa rubor, sino que es una apuesta decidida para gigantes tecnológicos (IBM, Google) y gobiernos de todo el mundo.
En el Instituto Max-Planck trabajan en los primeros prototipos de ordenadores cuánticos. “Son aún pequeños, fallan, hay que aislarlos a una temperatura determinada y es difícil”. Tras mucho esfuerzo, han conseguido hacer cálculos imposibles respecto a los logrados con súper ordenadores. “Es un paso importante, y nos lleva a pensar que estamos en los albores de una revolución. No ocurrirá de un día para otro. Tendremos que esperar 20 años, 30 si tenemos mala suerte”.
Estos progresos circulan por dos carreteras paralelas. En una, viaja la incipiente tecnología cuántica. A su lado, las posibles aplicaciones, que los investigadores sólo vislumbran a medida que dan pasos adelante. “Necesitamos construir ordenadores cuánticos más potentes. Sabemos algunas cosas para las que nos serán útiles -diseño de fármacos, nuevos materiales, optimización de procesos de inteligencia artificial- pero la mayoría escapan a nuestra imaginación”.
Al principio de la historia
Una vez demostrada la ventaja cuántica, Juan Ignacio Cirac cree que el siguiente paso será resolver problemas más allá de lo académico gracias a los ordenadores cuánticos. En su instituto están aplicando estas capacidades a compuestos químicos y fármacos “Son simulaciones cuánticas que nos dan unos resultados con cálculos inéditos hasta la fecha. No podemos hablar de un efecto industrial, pero sí científico. Quién sabe de qué aplicaciones hablaremos dentro de una década. Progresamos a la vez en el largo y en el corto plazo”.
Y echaba mano de la historia de la informática para situarnos: “Los ordenadores cuánticos actuales representan lo que en su momento fue el ENIAC”. Pero esos primerísimos ordenadores ya eran “muy interesantes”. Evolucionaron a medida que las empresas se involucraron y demandaron aplicaciones.
Este engranaje complejo, necesita de un talento nuevo. “En Alemania (donde reside Juan Ignacio Cirac) no están tan preocupados por disponer de este talento cuántico ahora como dentro de unos años. Ya vivieron la experiencia de la inteligencia artificial. A algunas empresas se les pasó de largo y ahora tienen problemas. Al Max-Planck nos piden que les formemos ya, así que organizamos másteres y preparamos a los futuros profesionales”.
Carrera cuántica y algunos peligros
Cirac considera que las convulsiones geopolíticas actuales provocan que la mejor opción sea la soberanía tecnológica. El investigador percibe que Estados Unidos ha hecho una apuesta muy decidida por la tecnología cuántica. En Europa, “vamos bien en lo académico, pero más rezagados en el plano industrial”. Mientras, China ha llevado a cabo un despliegue mayor que todos los demás juntos. “A nadie le ha pilladopor sorpresa”.
El experto recordaba que, si bien el desarrollo tecnológico depende de las ideas, es fundamental una buena financiación. “Si queremos hacer más ‘grandes’ los ordenadores cuánticos, debemos probar muchas cosas. Con más dinero, podremos testear 200 funcionamientos a la vez. Lo importante es que estamos todos en ello, también España”.
Consciente del calado de las implicaciones que puede acarrear el desarrollo de esta tecnología, Juan Ignacio Cirac invitaba a trabajar con una visión humanista, consciente del papel que juegan. “La computación cuántica, la genética, la inteligencia artificial… los investigadores podemos construir la tecnología, ponerla en manos de la sociedad. Los políticos tienen la responsabilidad de legislar y contribuir a que esas innovaciones se usen para hacer el bien”.
De hecho, el investigador señalaba que, si ya dispusiéramos de ordenadores cuánticos más avanzados, los sistemas criptográficos actuales dejarían de ser seguros. “Hoy no es posible atacar estos sistemas, pero en un futuro no lo sabemos. Llegados a ese punto, serían capaces de descifrar no solo los mensajes producidos entonces, sino todo el histórico. Hay que tomar medidas en el momento adecuado. Por suerte, hay formas de protegerse de los ordenadores cuánticos. Pronto oiremos hablar de ello”.
