‘Supremacía cuántica’ del futuro

Un anuncio reciente de Google ha pasado casi inadvertido para los medios, las redes sociales y el común de las gentes. El gigante de internet dice haber alcanzado la supremacía cuántica, algo que implicaría efectos sociales precisamente cuánticos en un futuro a la vuelta de la esquina. La revolución que proporcionaría una computadora de estas características sería la de poder realizar un número de operaciones tan enorme que podrían resolverse problemas que la Inteligencia Artificial (IA) y la búsqueda de patrones no puede llevar a cabo (todavía) en el momento presente. De ser cierto lo que afirma Google, las consecuencias serían ciertamente transcendentales, como ha señalado en un artículo reciente John Preskill, el reputado físico de Caltech que acuñó el término de supremacía cuántica. Empero, se ha producido de manera fulminante una declaración del gigante informático IBM negando tal conquista tecnológica.

La computación cuántica se desarrolló a finales de los años 80 con la necesidad de articular un nuevo paradigma para simular sistemas cuánticos. Un ordenador clásico es muy ineficiente a la hora de hacer cálculos de estos sistemas, y se pensó que se podría desarrollar una nueva máquina de Turing; es decir, un computador, pero cuántico. En mecánica cuántica, los estados de los bits pueden ser a la vez superpuestos y entrelazados y, por lo tanto, en vez de tener 1 o 0, se dispone de todos los posibles estados intermedios. Es decir, un solo procesador de este tipo es como si tuviese millones (formalmente infinitos) procesadores que trabajan en paralelo.

No obstante, debe también considerarse que el computador cuántico es más rápido que el clásico sólo para ciertos problemas. La ventaja está en que para el primero se pueden diseñar algoritmos mucho más eficientes. Como dicen los expertos: toda la ganancia está en el algoritmo.

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La otra consideración a tener en cuenta es que construirlo es muy, muy difícil, y no es evidente que se puedan fabricarse muy grandes, aunque podría darse una revolución con los nuevos aislantes topológicos.

La supremacía cuántica conllevaría que un computador fuese capaz de efectuar más operaciones por segundo que cualquier modelo clásico, por muy gigantesco que éste fuera y aunque dispusiese de todo el tiempo del mundo para realizar cálculos sin fin. Incluso el más rápido en la actualidad (‘Summit’, en el Oak Ridge National Laboratory de Tenessee, en EE.UU.) sería un ábaco comparado con el ordenador que dice haber desarrollado Google. Éste alcanzaría los 53 qbits, lo que contrasta con los esfuerzos españoles para construir uno de unos 1-3 qbits. O sea, como contraponer un carromato a un Ferrari Testarossa, valga la licencia comparativa. ¿Debería el Ministerio de Ciencia español plantearse seriamente si los esfuerzos que se están haciendo en nuestro país van a servir para algo dada la descomunal ventaja de otros países, incluyendo China? No sugerimos tirar la toalla, sino más bien lo contrario. Más que nunca, se necesita una política que desarrolle las tecnologías cuánticas y los sistemas de inteligencia artificial. Ya vamos con un retraso casi insuperable y si no se invierte ahora, nos convertiremos simplemente en clientes de los otros.

Pero el anuncio de Google es una verdad a medias. Suelen infiltrase exageraciones en estas noticias con propósitos implícitamente mercantiles. Según parece, lo que ha logrado es una supremacía cuántica relativa a la resolución de problemas muy determinados que no se extiende a problemas de mayor escala. Hay que tener en cuenta que escalar un ordenador cuántico a más qbits es un asunto extremadamente complejo desde el punto de vista tecnológico; pero cierto es también que no parece imposible desarrollarlos grandes y que puedan resolver problemas del mundo real y de nuestro porvenir social. Ello afecta directamente a asuntos que conciernen a la vida cotidiana, como es el caso del ‘ransomware’ o secuestro de datos.

En el mundo en el que vivimos, nuestra seguridad digital depende del protocolo RSA (cryptosystem), que fue desarrollado a finales de los años 70. En detalle, el algoritmo es complejo y utiliza elegantes teoremas matemáticos para conseguir una clave segura. Pero, en esencia, lo único que hace el algoritmo es dividir en sus dos factores cualquier número que es producto de dos números primos. Tratar de hacerlo es exponencialmente difícil para un computador clásico. Parece trivial saber que el número 15 es divisible por 5 y 3. Pero intente el lector dividir por sus factores 556087729429485651547102109239 y espere un milagro. Sin la ayuda de un computador es una misión imposible.

Resulta que los equipos clásicos son cada vez más potentes y pueden encontrar los dos factores de números primos cada vez mayores. La agencia de inteligencia Americana NSA, con la cual trabajó el soplón Edward Snowden, dispone de computadores capaces de dividir números primos de 124 dígitos (expresados en notación binaria). Y es por eso que a ninguna aplicación pública se le permite hacerlo con números mayores, ya que el Gobierno norteamericano se reserva el derecho, por seguridad, de des-encriptar o descifrar cualquier teléfono o password en caso de que existiese una amenaza a la seguridad publica.

Sucede que, al entrar en juego los ordenadores cuánticos, se pueden encontrar los factores de los números primos. Todo ello es realizable con una capacidad y eficiencia monstruosas, si se nos permite la expresión. Para estos equipos el problema de resolver la factorización de números primos no es exponencial, sino lineal. Consecuentemente, si alguien tuviese un ordenador con capacidad de supremacía cuántica, la autoridad de los gobiernos desparecería ‘ipso facto’, a menos que fuesen capaces de detener efectivamente a tales ‘hackers’ dotados de estas armas de ‘destrucción masiva’ en sus casas.

En los tiempos que corren, toda la seguridad en la era digital depende del hecho de que los ordenadores NO son capaces de factorizar números primos. Si alguien dispusiese de un computador capaz de hacerlo, entonces sería cosa baladí el poder entrar, por ejemplo, en los centros informáticos operativos de los bancos, pudiendo deshabilitar las claves encriptadas que hasta ahora nos garantizaban seguridad y tranquilidad a los usuarios.

Sin llegar a utilizar parangones catastrofistas o de ciencia ficción, los efectos sociales de la supremacía cuántica pueden encapsularse en la ilustración práctica apenas reseñada: ¿qué sucedería, por ejemplo, con el uso espurio y malintencionado de estos ordenadores respecto a la seguridad de nuestras cuentas bancarias? Sería trivial para cualquier poseedor de esta tecnología manipular todas las transacciones bancarias. Por ejemplo, cada vez que la entidad financiera cargase el recibo de la luz, el hacker podría ejecutar un comando para que lo cobrase dos veces y el dinero extra lo mandase a su criptomoneda. O podría ser incluso más avispado y cobrarnos una comisión opaca de 50 céntimos en cada transacción que hiciésemos y que pasaría desapercibida. Y es que ¿quién de nosotros mira con detalle el importe exacto de nuestro recibo de la luz? Pero los malos usos podrían ser desastrosos para el conjunto social. El hacker podría simplemente manipular el suministro eléctrico de todo un país, causando apagones a placer o incrementando su intensidad y provocando incendios. Tal cual…

Por todo lo anterior, se hace más que evidente una necesaria regulación que evite efectos muy perversos de este último desarrollo tecnológico. Es obvio que tanto el Gobierno estadounidense (con un estadista de talla mundial al frente) y las propias instituciones de la UE debieran regular efectivamente el uso de computadores cuánticos para evitar su uso sin limitaciones, del mismo modo como se ha hecho con la emisión de los aerosoles para cerrar el agujero de ozono o con la proliferación de las armas nucleares.

Quizás una solución sea la rotura de la red de internet en pequeños dominios estancos o celdas que impidan la transmisión simultánea y generalizada de las cripto-llaves por parte de un hacker. Puede, sin embargo, que sea una solución naive dada la interconectividad del mundo telemático. La solución más razonable es que los gobiernos regulen con eficiencia el uso de computadores cuánticos. Igual que pueden ser malignos, pueden también ser altamente beneficiosos. Su aplicación a la inteligencia artificial, y en especial a las redes neuronales, podría ser crucial para resolver problemas acuciantes para la humanidad y avanzar, así, en el bienestar de nuestras sociedades.

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