Comprender la cronología de la computación cuántica: ¿cuándo se hará realidad?

Hemos entrado en una nueva era de transformación digital, y no solo impulsada por la inteligencia artificial. Mientras la IA sigue transformando los sectores, surge otra fuerza revolucionaria con el potencial de cambiar todo lo que sabemos sobre la informática: la computación cuántica. Tras un largo proceso de desarrollo, la tecnología cuántica está saliendo por fin de los laboratorios de investigación y empezando a atraer la atención más allá de los límites de la comunidad informática.

Dependiendo de a quién se pregunte, este avance puede considerarse una gran oportunidad o una importante amenaza para la ciberseguridad. Ambas percepciones tienen algo de verdad, pero estas realidades aparentemente opuestas de la cuántica son más fáciles de entender en el contexto de la historia de la computación cuántica. Con este fin, hemos elaborado una cronología detallada que revela la fascinante historia de la computación cuántica, sus rápidos avances y cuándo se espera que sea comercialmente viable. A lo largo del camino, demostraremos lo que significa para las organizaciones alcanzar la preparación cuántica.

¿Qué es la computación cuántica?

La computación cuántica se basa en los principios fundamentales de la mecánica cuántica para realizar cálculos utilizando bits cuánticos (qubits) en lugar del código binario basado en bits de la informática clásica. Mientras que los bits tradicionales pueden representar un 0 o un 1, los qubits pueden existir en un estado de superposición, lo que significa que pueden representar un 0 y un 1 al mismo tiempo. Esto permite a los ordenadores cuánticos abordar cálculos complejos a una velocidad extraordinaria. El entrelazamiento cuántico, otro principio clave, se produce cuando dos o más qubits se vinculan intrínsecamente, de modo que el estado de un qubit está directamente correlacionado con el estado de otro, incluso cuando están separados por grandes distancias.

Juntos, la superposición y el entrelazamiento desatan una potencia de cálculo extraordinaria. Estos conceptos aumentan la eficiencia computacional y permiten a los sistemas cuánticos realizar operaciones que son prácticamente imposibles para los ordenadores clásicos.

Por qué la computación cuántica es importante para el futuro

La computación cuántica podría dar lugar a innovaciones emocionantes, ampliando las ventajas de la inteligencia artificial y el aprendizaje automático al proporcionar la mayor potencia de cálculo necesaria para analizar conjuntos de datos complejos. Esto permitiría a los superordenadores cuánticos resolver problemas que han permanecido fuera del alcance de las soluciones informáticas clásicas.

Esto podría tener implicaciones de gran alcance que afectarían a todos los negocios e industrias imaginables. En el sector sanitario, por ejemplo, la computación cuántica podría acelerar el descubrimiento de fármacos y, al mismo tiempo, apoyar la medicina genómica. En la banca, la tecnología cuántica podría mejorar la modelización de riesgos, mientras que las cadenas de suministro podrían beneficiarse de una mejor planificación de rutas y previsión de la demanda.

Cronología del desarrollo de la computación cuántica

La computación cuántica puede parecer un concepto nuevo, pero en realidad esta tecnología lleva varias décadas en desarrollo. A continuación, destacamos los puntos clave del desarrollo de la computación cuántica, demostrando no solo cuánto tiempo y esfuerzo se ha dedicado a esta transformación, sino también revelando el ritmo acelerado que han adquirido los avances cuánticos.

Años fundacionales: avances teóricos

La tecnología cuántica no siempre ha despertado el interés del público en general, pero este concepto lleva mucho tiempo despertando el interés de los físicos más innovadores. Los fundamentos de la cuántica se remontan a los años 60 y 70. Por ejemplo, el visionario Richard Feynman logró los primeros avances en torno a la electrodinámica cuántica y los complejos comportamientos de los electrones.

También fue influyente el físico e inventor Stephen Wiesner, que propuso el concepto de dinero cuántico. Las ideas que subyacen al dinero cuántico acabaron sentando las bases de la criptografía cuántica, que analizaremos con más detalle a continuación.

A pesar de las contribuciones de Wiesner, David Deutsch es considerado el «padre de la computación cuántica». Sin duda, se ha ganado este título, ya que propuso un ordenador cuántico universal capaz de aprovechar al máximo los principios cuánticos y realizar cálculos que estaban fuera del alcance de los ordenadores clásicos.

En la década de 1990 se produjeron nuevos avances en informática, principalmente en forma de nuevos e impresionantes algoritmos. Entre ellos se encuentran el algoritmo de Peter Shor, que mejora drásticamente la factorización de números enteros grandes, y el algoritmo de Lov Grover, que acelera los problemas de búsqueda no estructurada. Ambos demostraron la extraordinaria velocidad con la que los sistemas cuánticos podían resolver tipos específicos de problemas.

Durante estas primeras décadas de exploración cuántica, comenzaron a tomar forma conceptos como los qubits superconductores, la superposición y el entrelazamiento, que constituyeron la base teórica de las emocionantes aplicaciones tecnológicas que seguirían durante las décadas de 2000 y 2010.

Primeros equipos y primeras demostraciones

Aunque los conceptos cuánticos siguieron siendo en gran medida teóricos en las décadas de 1980 y 1990, los primeros avances de la década de 2000 revelaron cómo estos conceptos podrían acabar entrando en la corriente principal. Empresas influyentes como IBM y D-Wave comenzaron a invertir más en investigación cuántica, lo que dio lugar a innovaciones como IBM Quantum Experience. A esto le siguió rápidamente el D-Wave One, considerado el primer «ordenador cuántico disponible en el mercado».

El Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) participó activamente desde el principio y presentó un procesador de información cuántica programable que reveló el potencial de los futuros sistemas cuánticos. En ese momento, ya se podían ejecutar con éxito versiones básicas de algoritmos cuánticos, aunque el número de qubits seguía siendo limitado.

La era cuántica moderna: rápidos avances

La búsqueda de la computación cuántica se ha acelerado rápidamente en los últimos años. Aunque comenzó como un paso a paso, ahora parece una carrera a toda velocidad, con la meta a la vista. Las principales empresas tecnológicas ya compiten por aumentar el número de qubits.

En 2019, Google acaparó los titulares al proclamar la supremacía cuántica, demostrando que su procesador cuántico podía resolver un problema específico más rápido que los superordenadores clásicos más potentes. Aunque la tarea tenía una aplicación limitada en el mundo real, este hito sirvió como prueba de concepto de que los sistemas cuánticos pueden superar a los clásicos en determinadas condiciones. Supuso un paso adelante fundamental en la carrera hacia la ventaja cuántica práctica.

¿Otro avance revolucionario? El acceso generalizado al hardware cuántico, gracias a plataformas en la nube de gran prestigio, como IBM Q, Azure Quantum y Amazon Braket. Estos sistemas ofrecen más oportunidades para aprovechar la tecnología cuántica e incluso podrían dar lugar a una nueva ola de avances cuánticos.

¿Cuándo estará disponible la computación cuántica?

No se puede negar que el movimiento cuántico ha avanzado mucho, pero esto sigue planteando la pregunta: ¿cuándo estará disponible la computación cuántica a gran escala? Técnicamente, ya existe acceso a través de plataformas basadas en la nube, pero la mayoría de los sistemas actuales se clasifican como dispositivos cuánticos de escala intermedia ruidosos (NISQ). Estas máquinas son potentes, pero aún se enfrentan a limitaciones importantes, como tiempos de coherencia cortos, altas tasas de error y estabilidad limitada de los qubits. Por ello, son más adecuadas para la investigación y la experimentación que para un uso comercial generalizado. Sin embargo, se sigue avanzando rápidamente hacia sistemas más estables y tolerantes a los fallos.

Los plazos y las estimaciones varían, pero una fecha límite establecida por la Cloud Security Alliance ofrece una visión del futuro de la computación cuántica: este grupo recomienda encarecidamente que las empresas alcancen la preparación cuántica completa antes del 14 de abril de 2030. Los casos de uso comercial pueden afectar a los plazos cuánticos específicos de las empresas y, en campos como las finanzas, será más necesario ser proactivo ante los posibles retos y riesgos que la computación cuántica traerá consigo en un futuro próximo.

Investigación para maximizar el impacto en el mundo real

Como se ha mencionado anteriormente, los expertos de Google lo han dejado claro: ya hemos alcanzado la supremacía cuántica. Ahora, la próxima gran frontera es la ventaja cuántica. Esto significa descubrir sistemas viables y con corrección de errores que admitan tareas del mundo real. Básicamente, los investigadores han dado los pasos teóricos necesarios para comprender plenamente las posibilidades de la cuántica, y ahora estamos viendo cómo la que antes era una brecha significativa entre la teoría y la práctica se reduce a un ritmo vertiginoso.

Los avances se suceden rápidamente

No hay que pensar que la revolución cuántica es una preocupación futura. Los avances se suceden a un ritmo vertiginoso y, en este momento, está claro que nos encontramos en la recta final. Ya existen máquinas cuánticas accesibles en la nube, pero esto es solo el principio.

Grandes nombres como Microsoft, Google, Amazon e IBM han anunciado varios avances importantes. IBM, por ejemplo, ha esbozado una ambiciosa hoja de ruta que prevé un «sistema cuántico con 200 qubits capaz de ejecutar 100 millones de puertas» para 2029. Por su parte, Microsoft afirma haber «diseñado un nuevo tipo de qubit», lo que supone un paso crucial en el camino hacia un «ordenador cuántico tolerante a fallos».

Cronología de la criptografía poscuántica del NIST

El NIST ofrece una valiosa orientación sobre la adopción de la tecnología cuántica y la mitigación de riesgos, especialmente en el contexto del cifrado. La iniciativa de criptografía poscuántica (PQC) del NIST ha publicado un importante borrador en el que revela su intención de depreciar por completo RSA-2048 y ECC-256 para 2030. Además, se espera que los algoritmos clásicos vulnerables a los ataques cuánticos queden prohibidos en 2035, según el borrador de la hoja de ruta del NIST.

A partir de estos datos, queda claro que el impacto criptográfico de la computación cuántica se materializará plenamente en un futuro próximo. En este momento, es fundamental comenzar a auditar la infraestructura criptográfica y, mejor aún, pasar a algoritmos poscuánticos.

Preparación para la era de la computación cuántica

Es hora de cambiar la mentalidad en torno a los avances cuánticos. No se trata simplemente de una posibilidad futura, sino de un cambio activo que implica abandonar la informática y los algoritmos clásicos, una transición que ya está en marcha. Las empresas que no se suban al carro corren el riesgo no solo de perder una ventaja competitiva potencial en un ecosistema tecnológico en rápida evolución, sino también de sufrir vulnerabilidades considerables a medida que se vayan retirando algoritmos que antes eran eficaces.

Sin embargo, aún queda mucho por hacer y hay tiempo suficiente para prepararse antes de que la computación cuántica se generalice. Este esfuerzo debe comenzar con evaluaciones de riesgos inmediatas, que puedan revelar vulnerabilidades cuánticas relacionadas con la criptografía y otras cuestiones de seguridad. Otro paso esencial es cambiar a proveedores que tengan en cuenta la cuántica. Las empresas deben examinar minuciosamente a sus proveedores para asegurarse de que se toman igual de en serio la preparación para la cuántica.

No subestime el valor de una plantilla preparada para la computación cuántica. Esto se puede conseguir mediante una contratación estratégica, centrándose en profesionales con experiencia cuántica o una clara aptitud para la transformación tecnológica. La formación es igual de importante. Es más que posible que los empleados actuales alcancen un dominio de la computación cuántica siempre que reciban suficiente orientación a través de talleres o programas de certificación.

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Quedarse atrás significa ser vulnerable a importantes amenazas criptográficas. Es hora de prepararse para la computación cuántica con evaluaciones detalladas de la infraestructura y estrategias preparadas para el futuro. Estas deben incorporar la criptografía postcuántica, junto con la gestión del ciclo de vida de los certificados digitales preparados para la computación cuántica.

No hay por qué sentirse abrumado; Sectigo puede guiarle en este viaje y ayudarle a sentirse seguro mientras se prepara para un futuro centrado en la computación cuántica. Con las preocupaciones criptográficas gestionadas de forma estratégica, podrá aprovechar las posibilidades informáticas avanzadas que ofrecerá la computación cuántica.

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