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La informática cuántica, un campo innovador que aprovecha los principios de la mecánica cuántica para procesar información, encierra un inmenso potencial para revolucionar el mundo de la tecnología y la ciencia. Al aprovechar las extraordinarias propiedades de los bits cuánticos, o qubits, como la superposición y el entrelazamiento, los ordenadores cuánticos tienen la capacidad de superar las limitaciones de los sistemas informáticos tradicionales, ofreciendo una velocidad, eficiencia y precisión sin precedentes.
En comparación con los ordenadores clásicos, que funcionan de forma lineal, la informática cuántica opera a un nivel fundamentalmente distinto. Esta diferencia fundamental permite a los ordenadores cuánticos abordar cálculos y algoritmos complejos exponencialmente más rápido y con mayor precisión. Por consiguiente, la aparición de la computación cuántica allana el camino para avances transformadores en diversos ámbitos, en especial, una combinación que comienza a dar resultados interesantes como lo es la computación cuántica e Inteligencia Artificial.
?Qué es la informática cuántica?
Exploremos el concepto de computación cuántica a través de una analogía. Imagine que tiene una gran biblioteca e intenta encontrar un libro concreto. En la informática tradicional, buscaría el libro examinando cada estantería y cada libro uno por uno hasta encontrar el deseado. Este método lineal puede llevar mucho tiempo y ser ineficaz, sobre todo si el libro que buscas se encuentra al final de la biblioteca.
Sin embargo, cuando se utiliza la informática cuántica, se puede imaginar que cada libro de la biblioteca representa una posibilidad o solución diferente. En lugar de buscar linealmente, un ordenador cuántico puede explorar todos los libros simultáneamente, gracias al concepto de superposición. Puede considerar todos los caminos posibles a la vez e identificar instantáneamente la ubicación del libro deseado.
La informática cuántica utiliza qubits, que pueden representar múltiples estados simultáneamente, combinando 0 y 1. Esto permite a los ordenadores cuánticos realizar cálculos paralelos y analizar un gran número de posibilidades en una fracción del tiempo que tardarían los ordenadores clásicos en hacer lo mismo.
Impacto de la computación cuántica e Inteligencia Artificial
Como se ha se?alado, la computación cuántica tiene múltiples casos de uso en todos los sectores y ha ayudado a resolver problemas complejos. A continuación se describen algunos de ellos.
Gestión del tráfico
Imaginemos una ambulancia en plena hora punta con un paciente en estado crítico. Cada momento que pasa es de suma importancia. El conductor necesita identificar urgentemente las rutas menos congestionadas para garantizar un viaje rápido y eficiente. Mientras que los ordenadores convencionales analizan las condiciones de la carretera secuencialmente, la computación cuántica posee la extraordinaria capacidad de evaluar simultáneamente todas las rutas potenciales, lo que le permite determinar rápidamente la sugerencia más óptima.
Atención médica
En el caso de tratar a un paciente crítico con afecciones complejas, los hospitales suelen convocar una junta médica formada por especialistas de diversos campos. Estos expertos colaboran para explorar distintas opciones de tratamiento y encontrar la solución más eficaz. Sin embargo, este enfoque puede llevar mucho tiempo y ralentizar la toma de decisiones. La informática cuántica, en cambio, puede revolucionar este proceso.
Al introducir varias posibilidades en un sistema de computación cuántica y proporcionarle datos históricos correspondientes a dolencias similares, la computación cuántica puede evaluar rápidamente la eficacia potencial de cada enfoque y ofrecer sugerencias óptimas. Esta ventaja cuántica permite a los profesionales sanitarios obtener información valiosa en un plazo de tiempo significativamente más corto. (Lea también: 9 usos de la IA generativa en sanidad)
Aprendizaje automático
La computación cuántica puede proporcionar el escenario ideal para el aprendizaje automático al proporcionar los datos adecuados con mayor rapidez. El aprendizaje automático consiste en que los ordenadores aprendan de los datos y sean capaces de crear o comprender patrones, al igual que hace el cerebro humano. Sin embargo, en muchos casos, el aprendizaje automático puede verse limitado por la mala calidad de los datos y su lenta disponibilidad. La computación cuántica puede computar enormes volúmenes de datos con rapidez y proporcionar lo mismo al aprendizaje automático.
Criptografía y seguridad
La criptografía y la seguridad consisten en proteger los datos de accesos no autorizados. La computación cuántica puede llevar potencialmente la criptografía y la seguridad a otro nivel en el que el acceso no autorizado a los datos sea mucho más difícil que antes. Sin embargo, hay dos maneras de ver el papel de la computación cuántica en la criptografía y la seguridad.
Una de ellas es que la computación cuántica puede utilizar qubits para calcular todas las formas posibles de intentos de violación de datos y proporcionar los datos adecuados para fortificar la información. Pero el punto de vista opuesto es que la computación cuántica también puede ser contraproducente porque los hackers pueden utilizarla para calcular rápidamente las distintas formas posibles de violar un servidor que contenga datos altamente confidenciales.
Revisar
A pesar de todas las enormes ventajas que puede ofrecer la computación cuántica, existen algunos inconvenientes. Eso no significa que sea una mala idea, sino que merece la pena identificar primero qué parte de la narrativa es exagerada y qué parte es sustancial. He aquí algunos puntos que contrastan con la realidad la exageración en torno a la computación cuántica.
- La computación cuántica es cara y, de momento, está fuera del alcance de las organizaciones que no disponen de presupuestos grandes y sostenidos para ello. Un estudio de computación cuántica se parece a las salas de ordenadores de la época en que los ordenadores acababan de empezar: eran enormes, caros y requerían mantenimiento. No todas las organizaciones pueden hacer eso.
- La computación cuántica puede ser más eficaz que la normal, pero es extremadamente sensible al ruido o a los datos. Esto significa que los datos que se le suministran deben ser precisos y estar en un formato que acepte; de lo contrario, generará errores. La corrección de errores ha sido uno de los mayores retos de la computación cuántica. Los errores que genera cuando no puede procesar el ruido son extremadamente complejos y su corrección lleva mucho tiempo.
- La preocupación por el mal uso de la computación cuántica es enorme. A pesar de todas sus limitaciones, la computación cuántica puede descifrar los cifrados más difíciles. Pensemos en las catastróficas consecuencias que tendría el uso de la computación cuántica por parte de piratas informáticos malintencionados. Los países han estado intentando adquirir una ventaja de primicia al respecto. El Presidente de Estados Unidos, Joe Biden, firmó la Quantum Computing Cybersecurity Preparedness Act (Ley de Preparación para la Ciberseguridad de la Computación Cuántica) para que la Oficina de Gestión y Presupuesto (OMB) pueda adoptar la computación cuántica. Pero no es posible que todos los países lo hagan de manera uniforme y esa desigualdad crea un problema entre naciones.
Beneficios de la computación cuántica
La computación cuántica ofrece numerosos beneficios gracias a su capacidad para procesar grandes cantidades de información rápidamente y de manera eficiente.
Algunos de los beneficios más destacados de la computación cuántica son los siguientes:
- Los ordenadores cuánticos pueden resolver problemas complejos en un momento, mientras que los ordenadores clásicos tardarían décadas en conseguir lo mismo. Esto se debe a que utilizan propiedades de los qubits, lo que permite automatizar tareas rápidamente y optimizar los algoritmos y la infraestructura de la IA.
- En comparación con los ordenadores clásicos, los ordenadores cuánticos pueden llevar a avances importantes sobre todo a la hora de investigar un nuevo medicamento, en el área de la biomedicina o en la medicina. Estos están capacitados para simular moléculas a nivel cuántico de manera exacta gracias a un algoritmo.
- La computación cuántica crea sistemas de encriptación más seguros y mejorados gracias a la criptografía cuántica.
Computación cuántica e inteligencia artificial
La computación cuántica y la inteligencia artificial son dos tecnologías revolucionarias. Ambas son prometedoras y tienen potencial para transformar diversos campos como la ciencia, la industria, etc.
La inteligencia artificial avanza progresivamente y algunas de las tareas de la computación cuántica como la optimización, la simulación o la búsqueda, son importantes para la IA para resolver problemas complejos.
La computación cuántica puede potenciar la inteligencia artificial de diferentes formas, ya que el campo de la inteligencia artificial es enorme.
He aquí enumeradas las formas en que la computación cuántica puede potenciar la inteligencia artificial:
- Optimización y aprendizaje automático: implementar algoritmos cuánticos como el algoritmo cuántico de optimización aproximada puede mejorar las tareas de optimización.
- Paralelismo y aceleración cuántica: los ordenadores cuánticos aprovechan algunos principios como la superposición y el entrelazamiento para realizar varias tareas a la vez, lo que puede acelerar el algoritmo de la IA.
- Procesamiento de datos mejorado: las IA requieren procesar grandes cantidades de datos, como el procesamiento de lenguaje natural (NLP) o el reconocimiento de imágenes. Este procesamiento puede conseguir que la IA analice datos mucho más rápido.
- Mejora en el cifrado y seguridad: las técnicas criptográficas resistentes a cuánticos se pueden emplear para proteger datos y garantizar la privacidad y seguridad de los sistemas de la IA.
- Exploración de redes neuronales cuánticas: las redes neuronales pueden ofrecer nuevas formas de representar datos complejos, lo que permite conseguir modelos de IA más precisos.
- Simulación de sistemas cuánticos: los ordenadores cuánticos son expertos en la simulación de sistemas cuánticos, lo que puede beneficiar a las aplicaciones de IA relacionadas con la química cuántica, ciencia de materiales y el descubrimiento medicamentos.
- Sistemas híbridos cuántico-clásicos: la computación cuántica se puede integrar en los sistemas de ordenadores clásicos existentes para la creación de modelos híbridos, lo que puede proporcionar una forma eficiente para implementar mejoras cuánticas en la IA.
- Eficiencia energética: los ordenadores cuánticos tienen el potencial de resolver problemas en menos tiempo que los ordenadores clásicos. Esto puede permitir que los algoritmos de la IA sean más eficientes en términos relacionados con la energía.
Si combinamos la computación cuántica con la inteligencia artificial, obtenemos la inteligencia artificial cuántica.
La inteligencia artificial cuántica (IA cuántica) es un campo interdisciplinario que combina los beneficios de la computación cuántica con las técnicas de la inteligencia artificial.
Conclusión
La computación cuántica es una gran perspectiva, a la espera de hacer grandes cosas, como se desprende claramente de los diversos casos de uso. Sin embargo, sigue habiendo problemas de costo, sustento, asequibilidad, disponibilidad de datos y la cuestión de la ética. De esa lista, la disponibilidad de datos y la ética parecen ser los mayores retos a los que se enfrenta la tecnología, ya que se espera que los costes disminuyan con el tiempo. Algunos países van por delante en cuanto a acelerar el desarrollo de la computación cuántica, pero no hay garantías ni un marco que garantice que estos países no vayan a utilizar la computación cuántica de forma perjudicial para otros países.
Será interesante ver de cerca como la computación cuántica e Inteligencia Artificial, dos tecnologías revolucionarias, unen fuerzas para brindar soluciones nunca antes pensadas.?
