Diario de Navarra

Un navarro, Fernando González Zalba (Pamplona, 1985), está detrás de una solución que puede cambiar el futuro. El físico pamplonés es el líder del Grupo de Computación Cuántica del Hitachi Cambridge Laboratory, un centro de investigación que la empresa japonesa tiene nada menos que en el seno del laboratorio Cavendish de la prestigiosa universidad británica, el lugar donde por ejemplo se descubrió la estructura del ADN. Allí trabaja en torno a los computadores cuánticos, llamados a revolucionar el mundo, y no sólo el de los informáticos. “Por ejemplo, los ordenadores cuánticos prometen ayudarnos a diseñar nuevos materiales de manera más eficiente, como superconductores a temperatura ambiente que nos permitirán reducir el consumo energético global o catalizadores para la reducción de gases de efecto invernadero y la producción eficiente de fertilizantes”, explica González Zalba. “Podríamos hacer búsquedas mucho más rápidas en bases de datos no estructuradas, que será gran utilidad en la era del Big Data en la que vivimos y que nos permitirá identificar enfermedades genéticas de manera más rápida y precisa. Nos ayudarán incluso a resolver problemas complejos de optimización que facilitarán la predicción del tiempo y el modelado del mercado financiero. Y con ellos podríamos descifrar códigos criptográficos indescifrables para los ordenadores de hoy en día”, enumera el científico pamplonés. “Se sabe que, en el futuro, los ordenadores cuánticos podrán resolver muchos de los retos computacionales actuales. Se trata de problemas que ni siquiera los supercomputadores más sofisticados de hoy, o del mañana, serán capaces de resolver”. Por eso, empresas e instituciones se han lanzado a una carrera por conseguir hacer realidad este tipo de tecnología. Sin embargo, queda mucho por hacer y estudiar. Pese a toda la investigación teórica y experimental, este tipo de computación se ha encontrado con obstáculos que han atascado su desarrollo, pero que poco a poco van resolviéndose. Por ejemplo, González Zalba, al frente de un equipo formado por miembros de varios centros de investigación, acaba de hacer pública una solución a uno de esos problemas, al que ha llamado la “tiranía de los números cuánticos”. El trabajo ha aparecido publicado esta semana en la revista Nature Electronics. EL MUNDO CUÁNTICO Para poder entender qué es esto del ordenador cuántico y por qué puede resultar tan revolucionarios, hay que adentrarse en el desconcertante mundo cuántico, el de lo más pequeño, el del tamaño del átomo, donde las cosas funcionan de manera diferente a como lo hacen en el mundo que podemos ver y tocar. “El mundo de la física cuántica es fascinante. Presenta una descripción de la naturaleza que desafía nuestros conceptos más enraizados sobre lo que es la realidad. Por ejemplo, los objetos cuánticos poseen propiedades misteriosas que les permiten estar en múltiples lugares al mismo tiempo, moverse en diferentes direcciones simultáneamente, o existir y no existir. En otras palabras, vivir varias historias paralelas”, resume González Zalba una realidad, la cuántica, que parece difícil de creer pero que funciona y que de hecho, ya se aplica en nuestros teléfonos móviles, entre otros aparatos. La clave de este tipo de computación está en “hacer uso de esas historias paralelas” que pueden vivir los objetos cuánticos “para realizar cálculos”, procesando la información según las leyes de la física cuántica. Un ordenador convencional procesa la información en forma binaria, con 0 y 1. Los microprocesadores ‘juegan’ con los electrones, llevándoles de un sitio a otro, de manera que según ocupen o no los espacios del chip equivalen a un 1 o un 0. Los ordenadores cuánticos, en cambio, juegan con esa sorprendente capacidad de las partículas de estar en más de un sitio a la vez. “Los ordenadores cuánticos utilizan un nuevo tipo de unidad de información -el bit cuántico o qubit- que puede estar en una superposición de estados binarios, 0 y 1, al mismo tiempo”, explica el físico pamplonés, que ha descrito esa capacidad con una imagen vacacional: con un ordenador convencional, se puede viajar al 0 o al 1, al Polo Norte o al Polo Sur, con el cuántico se puede llegar a toda la esfera de la Tierra. “Actualmente, en centros de investigación internacionales, existen pequeños ordenadores cuánticos con unas pocas decenas de estos qubits, que permiten resolver versiones sencillas de estos algoritmos. Sin embargo, un superordenador también puede hacer estos cálculos sin mucho esfuerzo. La cosa se pone interesante pasada la frontera de aproximadamente 100 qubits, cuando los ordenadores cuánticos empezarán a resolver problemas que los supercomputadores no podrán. Llegados a los miles, cambiarán radicalmente la sociedad en la que vivimos”, señala Fernando González Zalba. PROBLEMAS Y UNA SOLUCIÓN En la carrera cuántica han surgido más de un obstáculo. Uno de ellos es que en los ordenadores cuánticos actuales los qubits están conectados con cables uno a uno, de manera similar a los primeros ordenadores convencionales. “Recuerden la Bombe de Alan Turing en la película 'Descifrando Enigma' o el ordenador Colossus que también ayudó a los aliados a ganar la Segunda Guerra Mundial. Auténticas bestias de la computación. En aquella época cada componente electrónico tenía que ser cableado uno a uno y como cada componente conectaba a varios, el número de conexiones crecía exponencialmente generación tras generación”. Este problema, dice González Zalba, se bautizó ya por aquel entonces como la tiranía de los números. Lo acuño así a finales de los 50 el vicepresidente de desarrollo de dispositivos de Bell Labs, Jack Morton. “Debido a este problema, no fue hasta que Jack Kilby, de Texas Instruments, inventó el circuito integrado cuando el mercado de los ordenadores empezó a despegar. El circuito integrado ha permitido poner billones de componentes electrónicos en un chip del tamaño de la yema de un dedo sin necesidad de cablearlos a mano uno a uno”, ilustra el científico pamplonés, que señala que en el mundo de los ordenadores cuánticos, “pasa un poco lo mismo. Actualmente los qubits están cableados uno a uno, lo cual funciona bien para un número pequeño de qubits. Pero conforme empecemos a construir ordenadores cuánticos más sofisticados esto táctica no será viable: Podríamos llamar a este fenómeno la tiranía de los números cuánticos”. Es este problema el que ha tratado de resolver González Zalba, al frente deun equipo de investigación constituido por miembros del Hitachi Cambridge Laboratory, la Universidad de Cambridge, University College Londres y el instituto francés Leti. Han desarrollado un circuito que combina qubits con electrónica analógica y digital en un mismo circuito integrado. “El trabajo muestra cómo es posible combinar las tecnologías en un solo chip de tal manera que no habrá que cablear cada qubit uno a uno. Eso facilita la fabricación de ordenadores cuánticos más sofisticados y finalmenta permitirá superar las capacidades de los ordenadores convencionales”, apunta el navarro. El chip está basado en tecnología de silicio, la misma tecnología que se utiliza en la producción de chips para ordenadores, móviles, coches... “Eso ayudara a que la tecnología sea adoptada por la industria de manufactura de microprocesadores y permita su comercialización a gran escala en un futuro”.

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Un navarro, contra la tiranía de los números cuánticos

Un equipo internacional liderado por el pamplonés Fernando González Zalba logra una solución a uno de los problemas que atascan el desarrollo de la computación cuántica

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