La computación cuántica es la próxima gran revolución. Los expertos están convencidos de ello. Pero aún pasarán varios años antes de que la tecnología del futuro salga de los laboratorios. ¿Así que esperar y ver? Eso sería un error. T-Systems ofrece optimización de inspiración cuántica como tecnología puente para que las empresas puedan aprovechar ya las ventajas de la computación cuántica y prepararse para la nueva tecnología.
Los ordenadores cuánticos pueden resolver algunos de los problemas industriales más complejos con más eficiencia que los ordenadores digitales clásicos. Los ordenadores convencionales utilizan bits como unidad básica de datos. Procesan los datos de forma binaria, escribiendo el código como 1 o 0, y ejecutan sus operaciones aritméticas de manera sucesiva, es decir, deben completar una operación antes de que pueda seguir otra. Esto se denomina procesamiento en serie. Los ordenadores cuánticos son diferentes porque utilizan qubits como unidad de datos. Los qubits pueden asumir varios estados, tanto el valor 0 o 1, como estados superpuestos entre 0 y 1 en lo que se denomina «superposición». Y esto les permite ejecutar algoritmos completamente nuevos. Esto explica por qué esta tecnología puede resolver tareas informáticas más complejas que los ordenadores convencionales y es mucho más rápida.
En el mundo laboral digital, nos enfrentamos a un número increíble de sistemas interconectados e interdependientes. Por ello, intervenir en un sistema tiene consecuencias para los demás. Simular esto es difícil para los ordenadores convencionales, que alcanzan sus límites sobre todo cuando se trata de problemas de optimización combinatoria que requieren lidiar con muchas variables. Esto se debe a que con cada variable las combinaciones posibles aumentan exponencialmente. El resultado: el ordenador calcula y calcula sin descanso.
Los problemas de optimización combinatoria se encuentran en todas partes, como por ejemplo, cuando hay que determinar el flujo de tráfico ideal optimizando el control de los semáforos. O en una fábrica de coches que quiere determinar los mejores recorridos para sus robots. Es precisamente aquí —donde los ordenadores clásicos alcanzan sus límites en problemas de optimización combinatoria— donde los ordenadores cuánticos aportan un nuevo impulso. Su principio funcional es fundamentalmente diferente. Esto brinda la oportunidad de encontrar nuevas soluciones para problemas con muchas variables y posibilidades que crecen exponencialmente. Además de la optimización, esto se aplica sobre todo a la investigación de materiales y moléculas, lo que abre un gran potencial en medicina. Pero la tecnología también entraña riesgos: el denominado «Algoritmo Shor» puede desentrañar eficazmente los métodos de cifrado actuales. Por tanto, deberíamos empezar a pensar hoy mismo en cómo lograr que nuestra seguridad informática sea a prueba de hackers cuánticos.
Aunque llevamos décadas hablando de la computación cuántica, aún no tiene un uso industrial. ¿Por qué?
Es cierto que aún faltan varios años para que la tecnología esté lista para su uso práctico. La discrepancia entre las expectativas y las posibilidades reales que pueden realizarse a corto y medio plazo es enorme. Sin embargo, no solo los científicos, sino también las empresas deberían estar ya estudiando la computación cuántica. Solo quienes entienden la tecnología e investigan sobre las tecnologías puente clásicas pueden clasificar y aprovechar las oportunidades que ofrece la computación cuántica en una fase temprana. La computación cuántica exige una nueva forma de pensar. Y eso requiere práctica. Nosotros seguimos un enfoque pragmático, puesto que la optimización de inspiración cuántica ya permite utilizar los modelos de entrada de los algoritmos cuánticos y resolver problemas existentes con chips convencionales escalables.
Nuestros clientes ya pueden prepararse desde hoy para los métodos de la computación cuántica y seguir siendo independientes de los desarrollos reales de hardware.
Teo Körner, ingeniero de Investigación y desarrollo de T-Systems
Nuestra solución aún no es tecnología cuántica «real»; el ordenador aún no está en estado cuántico. Cómo procedemos: Para preparar el método de inspiración cuántica, traducimos el problema de optimización a una formulación matemática denominada «QUBO» (Quadratic Unconstrained Binary Optimisation). Estos modelos QUBO pueden manejar un alto grado de complejidad, incluso en ordenadores convencionales. Además, ya no es necesario modificar estos modelos si se van a utilizar posteriormente como entrada para algoritmos cuánticos reales. Muchos problemas complejos pueden plantearse en forma de QUBO. Y quien trate hoy con QUBO sabrá más adelante lo que es realmente importante a la hora de preparar los algoritmos o en la fase de desarrollo del modelo.
Durante las pruebas realizadas en nuestra planificación de comunicaciones móviles, la tecnología puente funcionó hasta 37 veces más rápido que los métodos convencionales. A la hora de planificar las comunicaciones móviles, nuestros especialistas se enfrentan a cuestiones como dónde colocar una nueva torre, en qué ángulo deben alinearse las antenas entre sí y dónde interferirá la torre de radio con una estación base vecina, entre otras. Un modelo de optimización combinatoria perfectamente adecuado, cuyas posibilidades aumentan de manera exponencial: buscamos literalmente «una aguja en un pajar». Enfrentamos el proceso de optimización de inspiración cuántica al modelo de planificación existente. La tecnología de inspiración cuántica necesitó solo diez minutos en lugar de seis horas. La potencia real de la solución ni siquiera se materializó durante la prueba, puesto que la solución es perfecta para los problemas de optimización dinámica y obtiene buenos resultados cuando las condiciones cambian rápidamente.
