Computación Cuántica en Zapatillas

La computación cuántica despierta esperanzas y temores, miedo a que se pueda romper la criptografía y la expectativa de ordenadores prodigiosos. No es ni lo uno ni lo otro.

En un lapso no superior a 2 semanas dos clientes nos consultaron sobre la computación cuántica: el primero de ellos aterrado ante la posibilidad que todos sus datos quedasen al descubierto; y otro, en sentido contrario, preguntándonos si no teníamos personal avezado en la materia para poder hacerle programas que hiciesen magia.

AiRENOVE es experta en la realización de trabajos de Inteligencia artificial y de big data y eso ante algunos clientes nos convierte en una especie de gurús cuasi metafísicos. Dentro del sector saben que a lo que nos dedicamos es a estrujar al máximo la tecnología para sacar todo el partido de los datos, y aunque a veces llegue a parecer magia, en realidad no llega ni a prestidigitación.

Átomos cuánticos

Primer acercamiento a la computación cuántica

Cuando por primera vez escuchamos algo sobre los ordenadores cuánticos las dos primeras ideas que aparecen es que estas máquinas son mucho más veloces que los ordenadores habituales y que tienen capacidad para romper la criptografía.

Los ordenadores actuales en teoría también pueden hacerlo utilizando el método de la “fuerza bruta”, lo que sucede es que esa tarea les puede lleva miles de años, lo cual no resulta muy eficiente. Los ordenadores cuánticos pueden llevarlo a cabo en dimensiones “más humanas”.

Bits, Qubits, Qbits y cúbits

Todos sabemos que un bit es la unidad mínima de información y que sólo puede tomar los valores 0 ó 1. Si tenemos dos bits estos pueden tomar los valores 00, 01, 10 ó 11. En el caso de los Qubits, que son la unidad mínima de información cuántica, estos pueden toman valores que tienen algo de cero y algo de uno.

Un conjunto de dos Qubits participa de las cuatro combinaciones. Se podría decir que toma el valor a x 00 + b x 01 + c x 10 + d x 11; con la facilidad añadida que a, b, c y d son números complejos, y la suma de sus cuadrados debe se uno, ¿sencillo, no?

Llegados a este punto nos vamos a permitir un apunte lingüístico: según la fundeu BBVA (fundación creada en Madrid en 2.005 a partir del Departamento de Español Urgente de la agencia EFE) es preferible el uso de cúbit frente al más difundido Qubit e incluso Qbit (que provienen de Quantic bit).

Algunas “pinceladas” en relación con los computadores cuánticos

Estos ordenadores (o al menos su núcleo) son muy sensibles a las influencias externas, tanto de temperatura, de luz o existencia de otras partículas por lo que trabajan muy cerca del vacío absoluto y a una temperatura de 15 mili kelvin (por debajo de los -273 grados centígrados)

En la actualidad sólo existen 4 ordenadores cuánticos y están en posesión de IBM, Google, regetti y D Wave. Puede que haya alguna otra organización desarrollando este tipo de aparatos pero es una tecnología tan llamativa que sería fácil detectar a nuevos investigadores en la materia.

Hasta ahora hay pocos algoritmos desarrollados para ser llevados a cabo en este tipo de máquinas. Uno de los más famosos es el temido de SHOR, que es precisamente el que puede romper la criptografía moderna.

De momento no se ha llegado a baterías de más de 20 Qbits, y estas son incapaces de tratar los gigantescos números que se utilizan para el sistema clave pública – clave privada por lo que un problema real de descifrado no sería a fecha de hoy abordable.

Una tarea paradigmática

Imaginemos que queremos saber si el número 91.843.130.379 es o no primo, y en caso de no serlo cuáles serían sus divisores.

Con la computación clásica lo que haríamos es comprobar si ese número es divisible por todos los enteros impares mayores que 1, hasta llegar a la raíz cuadrada de dicho número. Es una tarea bastante lenta. Si cogemos otro número del doble o el cuádruple de cifras la cosa empeora.

Un ordenador cuántico en cuestión de nanosegundos diría que hay altas probabilidades que los divisores sean: 3, 7, 11, 37, 43, 47, 43 y 409, aunque no nos da la certeza, con lo cual parece que ha dejado su trabajo a medio hacer.

¿Cómo se atajaría este problema si tenemos a nuestra disposición ambos tipos de ordenadores? Haríamos el primer acercamiento con un ordenador cuántico que nos daría los valores más probables y luego con uno tradicional comprobaríamos si estos valores son los ciertos. Básicamente con el primero dispondríamos de las opciones y con el segundo se realizaría la verificación.

Pues bien, esta tarea tiene similitudes con la cuestión de la criptografía.

Chip Seguro

Conclusiones

Estamos ante un campo súper-atractivo para investigadores y personas que estén muy cerca de la máquina y de los lenguajes de bajo nivel pero sin mayores repercusiones (al menos en un plazo razonable) para los que trabajamos con aplicaciones o con lenguajes de alto nivel. A día de hoy ocurre algo similar a lo acontecido con los aviones supersónicos: Son técnicamente viables pero impracticables desde el punto de vista económico.

El problema con la criptografía NO lo es tal. El mundo sigue funcionando y eso significa que ninguna fuerza oscura ha logrado romper el sistema de clave pública – clave privada. Los ordenadores cuánticos no tienen capacidad para tratar las claves actuales debido a su longitud. Según la tecnología cuántica se vaya acercando al momento en que pueda descifrar claves seguro que aparece un algoritmo cuántico creando unas nuevas que a los ordenatas de última generación les siga llevando 5.000 años el violarlas. A los tradicionales supongo que cientos de miles o millones.

Por último agradecemos a nuestros clientes la confianza depositada en AiRENOVE contando con nosotros para aclarar su dudas en temas de alta tecnología. Hacemos proyectos muy novedosos utilizando la inteligencia artificial y el big data. Tenemos un magnífico conector entre el ERP de SAP y GoogleSuit, pero de momento no hacemos magia, aunque a veces lo pueda parecer.

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Javier Gonzalez