China lidera la revolución cuántica frente a EEUU

Lo que era una mera idea teórica en las pizarras allá por los años 90 del siglo pasado se ha desarrollado y ha crecido hasta convertirse en una competición multimillonaria en la que participan gobiernos, gigantes tecnológicos y startups: apoyar las propiedades a veces contradictorias de la física cuántica para construir una nueva generación de ordenadores.

Los computadores cuánticos pueden sobrepasar a cualquier máquina tradicional jamás diseñada, haciendo más rápido el trabajo de cálculo en campos como la criptografía, la química o las finanzas.

La capacidad de los computadores cuánticos se mide en qubits. Un equipo de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Shanghái probó en julio de este año uno de 66 qubits, bautizado Zuchongzhi, capaz de completar en poco más de una hora un cálculo que ocuparía más de ocho años a una computadora clásica. Ya han adelantado en dos ocasiones a sus competidores de Google. De hecho, el Zuchongzhi 2.1 es un millón de veces más rápido que el Sycamore de Google.

Aumentando el número de qubits mejora exponencialmente la red del procesador, lo que le hace más eficaz para descifrar códigos o fórmulas químicas. Es lo que se llama supremacía cuántica, que tiene increíbles aplicaciones potenciales, no sólo en computación sino también en sensores, simulación y comunicaciones.

IBM espera llegar a los 433 qubits en 2022 y a los 1.000 qubits en 2023, pero en esta batalla tecnológica China casi siempre ha llevado la delantera, en especial el grupo investigador del profesor de física Pan Jianwei, un destacado científico según la revista Nature que no duda en calificarle de padre de la física cuántica.

Pero ¿qué es la computación cuántica? Existen dos tipos de computación: la clásica y la cuántica. En la primera, la información se envía en bits binarios, que representan un estado 0 (off) o 1 (on), mientras que en la segunda la información se transmite en qubits, parecidos a los bits clásicos, pero que pueden estar en un estado 0, 1 ó una combinación probabilística de ambos (por ejemplo, 0 con un 20% y 1 con un 80% de probabilidades). Esta duplicación es una característica de la física cuántica. Otra es el entrelazamiento cuántico, un curioso fenómeno difícil de explicar que causó la preocupación del mismísimo Albert Einstein, refiriéndose a él como “espeluznante acción fantasmal a distancia”. Einstein pensaba que “Dios no juega a los dados”, pero parece que sí lo hiciera a niveles subatómicos. El problema del entrelazamiento cuántico es que es extremadamente frágil, se observa en condiciones muy sensibles entre fotones o átomos y más recientemente en diminutos circuitos eléctricos semiconductores, pero desaparece a escalas mayores.

Las aplicaciones de la computación cuántica son tremendas, pues pueden utilizarse para el diseño de materiales, incluyendo los nuevos tipos de baterías o los medicamentos. La computación cuántica permitirá modelizar polímeros, sólidos o moléculas sin tener que experimentar previamente esos materiales vanguardistas en el laboratorio, lo que redundará en la reducción de costes y de tiempo.

También se podrá aplicar al mundo del Internet de la Cosas (IoT) con sensores cuánticos capaces de recibir grandes volúmenes de datos, tomar decisiones y optimizar la dinámica de los procesos productivos. Y será muy atractivo en la generación de números aleatorios y los sistemas criptográficos. Por eso es tan estratégico este campo.

¿Está China por delante de Estados Unidos en tecnología cuántica? Parece que sí. Según la revista American Scientist, China tiene una red cuántica más sofisticada y las dos principales computadoras cuánticas: la ya citada Zuchongzhi y la Jiuzhang 2.0. También posee más patentes en todo el espectro de la tecnología cuántica, aunque las empresas estadounidenses tienen una ventaja importante en las patentes de computación cuántica.

“Es un problema nuevo al que se enfrenta Estados Unidos”, dijo Mitch Ambrose, analista de políticas científicas en el Instituto Americano de Física. “Estuvo por delante durante tanto tiempo, y en tantas áreas, que realmente no ha tenido que pensar mucho en lo que significa estar atrasado”, agregó.

En línea con estas declaraciones de Ambrose, un informe de enero de 2019 firmado por el director de la Inteligencia Nacional de EEUU, Daniel R. Coats, y entregado a un comité del Senado reconocía que el liderazgo estadounidense en ciencia y tecnología se ha visto reducido de forma significativa, principalmente por los avances chinos.

En términos generales, la investigación cuántica en China está impulsada casi en su totalidad por el Estado, concentrada en unas pocas universidades y empresas. De hecho, el presidente Xi Jinping firmó un megaproyecto estratégico financiado con miles de millones de dólares con la expectativa de lograr avances cuánticos significativos en 2030 y convertir a China en una potencia global de la innovación en 2035. En comparación, la investigación estadounidense sobre el mundo cuántico es mucho más dispar, está distribuida entre docenas de agencias de financiación, universidades y compañías privadas.