Computación cuántica

Un rincón coordinado por Fꓤancisco Javier Яodríguez Amoяín

Los recientes anuncios en computación cuántica reflejan los avances en este campo, así como el interés de algunas compañías por llevar a cabo una buena campaña publicitaria. Sin embargo, estos avances deben ser ponderados teniendo en cuenta las limitaciones que aún presenta esta tecnología.

Para Carlos Sabín, del departamento de Física Teórica de la Universidad Autónoma de Madrid, Google demuestra que con una red de 101 cúbits se puede conseguir un cúbit lógico con tasas de error del 0.1 % por operación, aproximadamente. “Estas tasas son pequeñas, pero están muy lejos de ser suficientes para poder hacer cálculos y tareas que no puedan hacerse con uno clásico y con aplicaciones útiles. Por ejemplo, para un cálculo que necesite miles de cúbits lógicos con errores corregidos se necesitarían millones de cúbits físicos“.

Entender qué es la computación cuántica requiere de nuestro esfuerzo, y dicho esfuerzo será mayor cuanto más profundamente queramos comprenderla. Existen recursos que nos permiten aproximarnos a este tema con rigor, sin necesidad de saber física ni matemáticas.
Un buen ejemplo es el libro de Alberto Casas titulado “LA REVOLUCIÓN CUÁNTICA: Un recorrido por los mecanismos ocultos de la realidad“, así como su conferencia “Física cuántica y ordenadores cuánticos“, que podemos ver en el siguiente video.

Otros recursos que podemos encontrar en la web son:

• ¿Qué es y cómo funciona la COMPUTACIÓN CUÁNTICA?
  https://youtu.be/YpYuBEzfRlM
• NAUKAS 2024: Juan Carlos Gil – Con unos cuantos cuantos.
  https://youtu.be/aejIuQ0nKNc
• ¿Cómo funciona en realidad un ordenador cuántico?
  https://cuantoscompletos.weebly.com/blog/paralelos
• ¿Es posible entender la mecánica cuántica? Este video es muy interesante y divertido de Álvaro de Rújula.
  https://youtu.be/Efj9eIyAOBY

Le preguntamos a un chatbot que nos busque los datos de la computación cuántica y en el área de la defensa (guerra) y la seguridad (de ellos).

Estas son las respuestas:

Las revistas especializadas en defensa españolas, subrayan que la computación cuántica tiene un impacto estratégico profundo en la ciberdefensa y la geopolítica. Los principales puntos destacados incluyen:

1. Ciberdefensa y criptografía cuántica: La computación cuántica plantea una amenaza seria para la criptografía tradicional, especialmente en sistemas de cifrado de clave pública como RSA, que podrían volverse vulnerables ante un ordenador cuántico suficientemente avanzado. Esto tiene implicaciones graves para la seguridad de las comunicaciones gubernamentales, militares y de infraestructuras críticas. La criptografía cuántica y los sistemas resistentes a los ataques cuánticos son ahora áreas prioritarias para prevenir estos riesgos.
2. Geopolítica y supremacía cuántica: En el escenario internacional, potencias como China, EE. UU. y la UE compiten por liderar el desarrollo cuántico. Mientras que China ha avanzado en tecnologías como redes de comunicación cuántica y radares cuánticos, EE. UU. se enfoca en capacidades ofensivas de computación cuántica. Europa busca una posición estratégica combinando inversión pública y colaboración con empresas tecnológicas.
3. Transformación de la defensa: Las inversiones en computación cuántica están remodelando las prioridades militares, enfocándose en dominios como ciberseguridad, conciencia situacional y mando y control integrados. En España, aunque empresas como Indra están involucradas en estas tecnologías, el país todavía depende en gran medida de alianzas europeas y no lidera en capacidades independientes dentro de la computación cuántica.

A continuación, un resumen basado en opiniones y análisis de revistas especializadas de EEUU:

1. Aplicaciones clave:
   • Sensores cuánticos: Estos tienen potencial para mejorar significativamente la navegación y detección, incluso en entornos donde el GPS no está disponible. Los sensores cuánticos pueden ser usados para navegación inercial de alta precisión y para detectar objetos sumergidos o cambios en campos magnéticos, lo cual es de interés militar directo.
   • Computación cuántica: Ofrece posibilidades de realizar cálculos más rápidos y resolver problemas actualmente intratables, como simulaciones complejas y criptografía avanzada. Sin embargo, los militares reconocen que la tecnología aún está en una etapa experimental y que su impacto en misiones concretas puede tardar años en materializarse.
2. Riesgos y retos:
   • Intercepción de comunicaciones: Los avances en computación cuántica podrían permitir descifrar datos actualmente seguros, lo que genera preocupaciones de ciberseguridad.
   • Madurez tecnológica: Aunque hay progresos en áreas como los sensores y relojes atómicos, muchas aplicaciones cuánticas aún requieren avances en miniaturización, robustez y fiabilidad.
3. Iniciativas militares:
   • El Departamento de Defensa de EE. UU. ha financiado investigaciones en sensores cuánticos y computación, incluyendo colaboraciones con la academia e industria para acelerar el desarrollo de tecnologías cuánticas aplicables. Ejemplos incluyen la creación de centros de investigación y programas de capacitación para desarrollar la fuerza laboral especializada en esta área.
4. Perspectiva estratégica: Los militares consideran que quedarse atrás en el desarrollo de tecnologías cuánticas podría poner en peligro la seguridad nacional, especialmente frente a rivales como China y Rusia, que también están invirtiendo en este campo.

Algunos ejemplos destacados de las inversiones en computación cuántica aplicadas a defensa y seguridad:

1. Estados Unidos:
   • El Departamento de Defensa de EE. UU. y entidades como DARPA han liderado iniciativas significativas, con una inversión multimillonaria destinada al desarrollo de tecnologías cuánticas. Estas se enfocan en sistemas de criptografía postcuántica, radares cuánticos, y simulación avanzada para defensa estratégica.
   • También se apoya la creación de redes de comunicación cuántica para transmitir información altamente sensible de forma inhackeable.
2. China:
   • Ha destinado miles de millones de dólares a tecnologías cuánticas, particularmente en aplicaciones de defensa, como la comunicación cuántica y sensores cuánticos para submarinos. Su red cuántica terrestre es una de las más avanzadas del mundo y apunta a aplicaciones militares y de seguridad.
3. Europa:
   • Inversiones en defensa incluyen proyectos como los sistemas de navegación cuánticos en el ámbito naval, promovidos por la Comisión Europea, con una especial atención en aplicaciones de radar y magnetometría para detectar objetos con gran precisión bajo el agua.
4. España:
   • Se han destinado más de 200 millones de euros a proyectos como Quantum Spain y CUCO (Computación Cuántica en Industrias Estratégicas). Este último busca aplicaciones industriales y de defensa, incluyendo el desarrollo de sistemas cuánticos que mejoren la navegación y detección en escenarios de conflicto.
5. Reino Unido:
   • A través de su Estrategia Cuántica Nacional, el país ha invertido en sensores cuánticos aplicados a la defensa y la tecnología de comunicación para la protección contra ciberataques cuánticos.

Listado de compañías clave en el desarrollo de la computación cuántica, junto con detalles sobre sus inversiones y a quién pertenecen:

China:

1. Alibaba Cloud: Invierte significativamente en computación cuántica a través de su Quantum Laboratory. El enfoque está en algoritmos cuánticos y desarrollo de hardware. Alibaba es propiedad del grupo Alibaba.
2. Huawei: Tiene un laboratorio de investigación dedicado a computación cuántica, centrado principalmente en comunicaciones cuánticas seguras. Es propiedad de los empleados de la compañía bajo un esquema cooperativo.
3. Baidu: Su equipo “Institute for Quantum Computing” trabaja en software cuántico, incluyendo herramientas de programación y simuladores. Baidu es una empresa privada cotizada en Nasdaq.
4. CETC (China Electronics Technology Group Corporation): Empresa estatal que lidera en investigación de comunicaciones cuánticas, apoyada por la iniciativa gubernamental para fortalecer la infraestructura cuántica.
5. QuantumCTek: Especialista en tecnología de comunicaciones cuánticas. Ha sido clave en los proyectos de la red cuántica nacional y el satélite Micius.

China lidera el gasto público en tecnologías cuánticas, con una inversión estimada superior a los 15.000 millones de dólares.

India:

1. Tata Consultancy Services (TCS): Está invirtiendo en software cuántico, especialmente en el desarrollo de algoritmos para resolver problemas industriales.
2. Quantum Advisory: Una empresa india que colabora con instituciones globales para desarrollar algoritmos cuánticos aplicados.
3. Indian Institutes of Technology (IITs): En particular, el IIT de Bombay y el de Madras están involucrados en proyectos de investigación y desarrollo cuántico, con apoyo gubernamental.
4. DRDO (Defence Research and Development Organisation): Lidera investigaciones en computación cuántica con aplicaciones en defensa y seguridad.

El gobierno de India ha lanzado la “Misión Nacional Cuántica” con un presupuesto inicial de 1.000 millones de dólares para los próximos años, incluyendo proyectos de hardware y software cuántico.

Rusia:

1. Rosatom y el Centro Cuántico Ruso: Rosatom ha estado desarrollando tecnologías cuánticas desde 2019, con una inversión de aproximadamente 800 millones de dólares para proyectos hasta 2025. En 2023, Rosatom presentó un ordenador cuántico de 16 cúbits desarrollado en colaboración con el Instituto de Física Lebedev y el Centro Cuántico Ruso. Estas tecnologías tienen aplicaciones tanto en investigación científica como en defensa y seguridad.
2. Ministerio de Defensa Ruso: El gobierno ha señalado el desarrollo de tecnologías cuánticas como una prioridad estratégica, especialmente en áreas como la criptografía cuántica para comunicaciones seguras. Aunque no se han detallado cifras específicas recientes para 2023, estas iniciativas están incluidas en programas de defensa más amplios.

Occidente:

1. IBM (International Business Machines Corporation)
   • Inversiones y desarrollos en 2023: Presentó el procesador Condor de 1.121 cúbits, y trabaja en el IBM Quantum System Two con capacidad para 16.632 cúbits, avanzando hacia una computación cuántica más eficiente.
   • Propietario: Compañía cotizada en la bolsa de Nueva York (NYSE).
2. Alphabet Inc. (Google)
   • Inversiones y desarrollos en 2023: A través de su división Quantum AI, sigue desarrollando tecnologías de corrección de errores cuánticos y procesadores avanzados como Sycamore.
   • Propietario: Alphabet Inc., también cotizada en bolsa (NASDAQ).
3. Microsoft (Azure Quantum)
   • Inversiones y desarrollos en 2023: Ofrece su plataforma Azure Quantum, integrando recursos propios y de otras empresas como IonQ y Honeywell para computación cuántica en la nube.
   • Propietario: Microsoft Corporation, cotizada en NASDAQ.
4. IonQ
   • Inversiones y desarrollos en 2023: Avanza en computación cuántica basada en iones atrapados y colabora con plataformas como AWS y Microsoft.
   • Propietario: Empresa cotizada en NASDAQ.
5. D-Wave Systems
   • Inversiones y desarrollos en 2023: Lidera con sistemas de recocido cuántico, como el D-Wave Advantage. Es una de las pioneras en comercialización.
   • Propietario: Empresa privada con sede en Canadá.
6. Xanadu
   • Inversiones y desarrollos en 2023: Desarrollo de computación cuántica fotónica para operar a temperatura ambiente. Recibió financiamiento de la DARPA (45 millones de USD).
   • Propietario: Empresa privada basada en Canadá.
7. Multiverse Computing (España)
   • Inversiones y desarrollos en 2023: Soluciones financieras basadas en algoritmos cuánticos para optimización de portafolios y evaluación de riesgos.
   • Propietario: Empresa privada en San Sebastián, España.
8. Amazon (Amazon Braket)
   • Inversiones y desarrollos en 2023: Proporciona acceso a tecnologías cuánticas a través de su servicio Braket.
   • Propietario: Amazon.com, Inc., cotizada en NASDAQ.
9. Rigetti Computing
   • Inversiones y desarrollos en 2023: Enfocada en el desarrollo de hardware cuántico y sistemas híbridos cuántico-clásicos.
   • Propietario: Empresa cotizada en NASDAQ.
10. Quantonation
    • Inversiones y desarrollos en 2023: Fondo especializado en startups de tecnología cuántica, invirtiendo en empresas emergentes.
    • Propietario: Fondo de inversión privado.

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