La computación cuántica por fin está dejando de ser ‘ciencia ficción’

Por mucho tiempo, la computación cuántica ha sido considerada como un tema intimidante y complejo para muchos, o incluso como tecnología futurista más cercana al terreno de la ciencia ficción que el de la realidad. Hoy, esa narrativa comienza a cambiar al encontrarse en un punto de inflexión: su adopción avanza de forma sostenida y cada vez se utiliza más para abordar problemas complejos en campos como la química, la física y otras áreas de investigación avanzada. Y pocas compañías abogan tanto por el triunfo de esta tecnología como IBM.

La compañía estadounidense se ha consolidado como el líder tecnológico con mayor despliegue de infraestructura en la carrera de la computación cuántica, y está construyendo activamente una infraestructura comercial en torno a ella, con una estrategia que no solo se sustenta en una titánica inversión de 10,000 millones de dólares o en construir chips con más bits cuánticos (o cúbits, la unidad básica de información en la computación cuántica), sino en hacer que la tecnología sea utilizable lo más pronto posible en diferentes frentes.

Aun así, la computación cuántica sigue enfrentando importantes desafíos que la mantienen en una etapa de transición antes de alcanzar todo su potencial comercial. Uno de los principales obstáculos es la fragilidad de los cúbits, que presentan altas tasas de error ante variaciones mínimas de temperatura o interferencias del entorno. A esto se suma la necesidad de escalar el hardware hasta millones de cúbits y operar infraestructuras altamente especializadas que dependen de sistemas de refrigeración criogénica capaces de alcanzar temperaturas cercanas al cero absoluto. En conjunto, estos factores convierten a la computación cuántica en una tecnología extraordinariamente compleja de desarrollar y operar.

Entonces, ¿por qué apostar tanto por una tecnología tan difícil de entender y controlar? En palabras del CEO de IBM, Arvind Krishna durante su reciente participación en el podcast Masters of Scale: “Si logras adelantarte a la curva —y si lo que estás haciendo es lo suficientemente complejo como para brindarte una ventaja real de un par de años—, nuestra industria —la industria tecnológica— ha demostrado que, al hacerlo, puedes generar rendimientos extraordinarios tanto para ti mismo como para tus clientes. Nosotros consideramos que la computación cuántica será uno de esos casos”.

¿Qué podemos esperar de la computación cuántica?

Por ahora, esta tecnología no reemplazará a las computadoras convencionales, pero sí se perfila como una herramienta especializada para desafíos científicos e industriales de gran complejidad.

La computación cuántica busca resolver problemas que hoy resultan inabordables para las computadoras tradicionales. A diferencia de estas, que operan con bits capaces de representar únicamente un 0 o un 1, las computadoras cuánticas utilizan cúbits, que pueden existir en múltiples estados simultáneamente gracias a los principios de la mecánica cuántica. Esta propiedad les permite procesar grandes volúmenes de información en paralelo y, en teoría, ejecutar en minutos cálculos que tomarían miles o incluso millones de años a las supercomputadoras más avanzadas de la actualidad.

Para acercar esa promesa a la realidad, IBM ha desarrollado IBM Quantum System Two, una arquitectura modular diseñada para integrar múltiples procesadores cuánticos de alto rendimiento. Entre ellos destacan Heron y Nighthawk, chips de nueva generación concebidos no solo para aumentar la escala de los sistemas, sino también para reducir significativamente las tasas de error, uno de los principales obstáculos de la industria. Con estos avances, la compañía busca alcanzar en los próximos años la llamada ventaja cuántica: el momento en que una computadora cuántica pueda resolver problemas de química, física, ciencia de materiales o finanzas con mayor rapidez y eficiencia que cualquier supercomputadora convencional.

Migrando de la teórico a lo práctico

El mayor hito que IBM ha logrado recientemente ha sido la transición de la industria hacia lo que denominan la “fase de utilidad cuántica”.

En el pasado, las supercomputadoras clásicas podían simular fácilmente lo que realizaba una pequeña máquina cuántica de 5 o 10 cúbits. Sin embargo, con el despliegue de chips como el Heron de 156 cúbits y su arquitectura más reciente, Nighthawk, IBM ha cruzado un umbral decisivo. Estos sistemas ejecutan cálculos tan profundamente arraigados en la mecánica cuántica que ni siquiera las mayores granjas de supercomputadoras del mundo son capaces de simularlos. IBM está escalando el diseño de sus chips cuánticos con el objetivo de entregar un sistema totalmente tolerante a fallos y con corrección de errores completa para 2029.

A través de su plataforma IBM Quantum Network (que ya supera los 300 miembros globales), la tecnológica estadounidense ha transformado la computación cuántica en un acelerador para resolver problemas con trillones de variables simultáneas.

En el sector de la salud, instituciones como la Cleveland Clinic ha logrado transformar la computación cuántica de una promesa teórica a una realidad con un impacto tangible en la biomedicina. Al aprovechar el potencial del IBM Quantum System One, un equipo de científicos logró la hazaña de simular un complejo de proteínas de 12,635 átomos, convirtiéndose en la estructura molecular más grande jamás modelada en este tipo de hardware. Este hito no es solo un logro técnico; al diseñar algoritmos híbridos que combinan la potencia cuántica con la estabilidad de las supercomputadoras tradicionales, superaron las limitaciones físicas actuales y abrieron la puerta a simular interacciones moleculares hasta 40 veces más grandes que antes, superando incluso las predicciones de herramientas de inteligencia artificial clásica como AlphaFold 3 de Google DeepMind.

Más allá de los récords científicos, lo verdaderamente revolucionario de estos avances es lo que significan para el futuro de la medicina de precisión. La institución demostró que ya es posible trazar rutas cuánticas para perfeccionar terapias fotodinámicas contra el cáncer, atacando tumores con una precisión milimétrica sin dañar el tejido sano. A largo plazo, esta tecnología promete demoler el paradigma actual del desarrollo farmacéutico: procesos de diseño de medicamentos que hoy toman más de una década y miles de millones de dólares podrían reducirse drásticamente a unos cuantos meses o días. 

En la manufactura de alta tecnología y la movilidad del futuro, los algoritmos cuánticos de IBM permiten “programar” la química del mañana. En la industria automotriz, Mercedes-Benz y Mitsubishi Chemical modelan el comportamiento atómico de nuevos compuestos para desarrollar baterías de litio-azufre y estado sólido, buscando mayor autonomía y cargas más rápidas para vehículos eléctricos. Por su parte, la aeroespacial Boeing emplea este poder de cálculo para analizar miles de variables en compuestos de capas y dinámicas de corrosión, diseñando aeronaves más ligeras, resistentes y eficientes.

Finalmente, el impacto de esta infraestructura abarca la logística global y los mercados financieros, sectores marcados por el caos de variables en tiempo real. Firmas como ExxonMobil optimizan rutas marítimas transoceánicas de inventario y descubren nuevos materiales para la captura de carbono, mientras que bancos globales como Wells Fargo y Bradesco ejecutan algoritmos de optimización combinatoria para gestionar riesgos y calcular carteras de inversión de máximo rendimiento en segundos. Ninguna de estas empresas opera aún su negocio principal al 100% en sistemas cuánticos, pero ya patentan la propiedad intelectual que transformará sus industrias en los próximos años.

A su vez, como prueba de que esta tecnología se está abriendo paso hacia el gran público, este mes se lanzó Quantum Backrooms, el primer videojuego del mundo impulsado por computadoras cuánticas reales (que utilizan hardware de IBM e IQM). Se trata de una experiencia de juego de terror en la que un mundo virtual se genera de forma activa mediante la aleatoriedad cuántica.

Sin embargo, IBM no es la única compañía tecnológica apostando por la computación cuántica. Gigantes como Google y Microsoft, junto a startups de vanguardia y plataformas como Amazon, compiten por dominar el procesamiento de datos a nivel subatómico, aplicando esta tecnología en resolver problemas de complejidad extrema que hoy redefinen industrias enteras.

La computación cuántica atraviesa por su periodo del ‘Viejo Oeste’ 

A pesar de que la computación cuántica ya se utiliza en diversas cuestiones ligadas a la investigación, la tecnología aún no termina de rebasar la frontera de lo teórico a lo práctico del todo y se encuentra en una etapa que Jerry Chow, director de Tecnología de Supercomputación Cuántica de IBM, compara con el Viejo Oeste, con nuevos pioneros lanzándose a explorar cómo pueden sacar el mayor provecho de la tecnología e IBM funcionando como el aliado que les está ayudando a descubrirlo.

“En todo caso, nosotros estamos trayendo los lazos y las herramientas a este ‘Viejo Oeste’. Ciertamente queremos ayudar a los ‘vaqueros’ que deseen intentar llevar al límite las capacidades de la computación. Y una gran parte de ello radica en el acceso a las máquinas. Hemos estado alojando máquinas desde 2016, pero aquellas eran de tamaño muy reducido. Sin embargo, hoy contamos con máquinas de más de 100 cúbits, las cuales están siempre disponibles. Asimismo, una parte fundamental de este proceso consiste en proporcionar la plataforma necesaria para programarlas y para integrarlas en otros flujos de trabajo computacionales y algoritmos”, comenta Chow a Fast Company México.

Chow añade que también estamos presenciando un número creciente de startups pioneras que buscan desarrollar abstracciones de software orientadas a tipos específicos de aplicaciones: algunas están creando funciones para el ámbito de la química, mientras que otras se centran en funciones de optimización. En otras palabras, cada vez son más las personas que exploran la manera de aplicar la computación cuántica a casos de uso prácticos.

“Hoy ya contamos con 340 miembros en nuestra red y hemos ejecutado más de 4 billones de circuitos directamente en nuestras máquinas; no obstante, el potencial de crecimiento es aún inmenso. Disponemos de una gran capacidad y nos complace invitar a más personas a unirse para probar, experimentar y hacer uso de ella. Desde una perspectiva científica, [la computación cuántica] constituye —al menos por ahora— una herramienta científica con la capacidad demostrada de operar a un nivel que propicia el descubrimiento y el surgimiento de nuevos conocimientos. Lo que verdaderamente me entusiasma, más allá de ese aspecto, es observar cómo todo ello se transforma y se traslada al ámbito empresarial”, agrega Chow.

Con miras al futuro con la producción masiva de chips cuánticos

Otro de los puntos clave de la estrategia de IBM es la producción de chips cuánticos.

A finales de mayo, la compañía anunció la creación de Anderon, una nueva empresa independiente que busca convertirse en la primera fundición especializada en chips cuánticos de Estados Unidos. El proyecto contará con una inversión propuesta de 1,000 millones de dólares del programa CHIPS Act y una aportación equivalente de IBM.

Con sede en Albany, Nueva York, Anderon operará una fábrica de obleas cuánticas y ofrecerá servicios de manufactura tanto para IBM como para otras compañías del sector. La apuesta es replicar en la computación cuántica el modelo de negocio de TSMC, el gigante taiwanés que fabrica los chips diseñados por empresas como Apple, NVIDIA, AMD y Qualcomm, y que se ha convertido en una pieza fundamental de la industria global de semiconductores.

El anuncio representa un hito para IBM y para toda la industria cuántica, ya que actualmente las empresas que desarrollan computadoras cuánticas diseñan, fabrican y operan su propio hardware. Con Anderon, IBM busca separar la manufactura de la innovación tecnológica y crear una infraestructura compartida que permita acelerar el desarrollo del sector, algo similar a lo que TSMC hizo para impulsar la revolución de los chips tradicionales durante las últimas décadas.

Si la iniciativa tiene éxito, Anderon podría convertirse en la primera fundición neutral de hardware cuántico del mundo, sentando las bases para una cadena de suministro más abierta y escalable que impulse la próxima generación de computadoras cuánticas.

El CEO de IBM considera el riesgo como la moneda esencial de la innovación, y habrá que ver si esta fuerte apuesta por la computación cuántica dará los resultados esperados, pero Krishna está seguro que esta tecnología sorprenderá al mundo en tres a cinco años.

“Actualmente estamos resolviendo problemas que se adentran en campos como la dinámica de fluidos, así como cálculos relacionados con la aerodinámica y más. Todos estos son problemas que, justo en este momento, entran dentro del rango de capacidades de la computación cuántica.
Por lo tanto, la tarea para los próximos dos años es, en realidad, una labor de ingeniería: lograr que estos sistemas sean más escalables y de mayor envergadura —de modo que no se requieran expertos para utilizarlos—, y hacerlos mucho más tolerantes a errores. Esa es la hoja de ruta para los próximos dos años”, subraya Krishna.