A un año de que dos computadoras cuánticas fueron adquiridas por la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), académicos de esta casa de estudios obtuvieron el reconocimiento Best Paper en la conferencia anual Educación en ciencia e ingeniería cuántica, organizada por el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE, por sus siglas en inglés) en Montreal, Canadá.

La distinción fue por su artículo Forjando caminos: iniciativas de computación cuántica en México, publicado por Boris Escalante Ramírez y Jimena Olveres Montiel, en coautoría con Claudia Zendejas, de la Facultad de Ciencias; Alberto Maldonado y Jesús Montiel, del Instituto Politécnico Nacional (IPN); Isabel Pedraza, de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP), y Javier Maldonado, del Tecnológico de Monterrey.

El ensayo describe los esfuerzos de estos especialistas para promover la enseñanza de la computación cuántica en el país. Sus actividades incluyen escuelas de verano, hackatones y cursos en nivel licenciatura.

Cuando lo presentamos en Canadá y dijimos que en la UNAM hacemos prácticas con ordenadores cuánticos, el público se quedó sorprendido porque esto no es común en ninguna parte del mundo, dijo Escalante Ramírez.

En entrevista, agregó que desde que esas máquinas llegaron a la Facultad de Ingeniería, una treintena de alumnos han interactuado con ellas y realizado prácticas. Antes, implementaban sus algoritmos de forma simulada o los subían a la nube de IBM, donde tenían que hacer fila para ingresar sus datos y esperar a que les regresaran los resultados. Ahora ejecutan sus algoritmos y comprueban que funcionan desde el salón de clase.

La diferencia entre una computadora clásica y una cuántica es que la primera procesa información mediante bits (unidades que representan cero o uno); su cálculo está basado en operaciones binarias y tiene limitaciones en términos de velocidad y capacidad de procesamiento.

En tanto, una cuántica utiliza cúbits que, a diferencia de un bit clásico, puede representar cero y uno al mismo tiempo. Además, éstos pueden estar entrelazados, lo que permite que dos cúbits estén correlacionados sin importar la distancia entre ellos. Estos atributos hacen a los ordenadores exponencialmente más eficientes en la solución de problemas como la optimización, la criptografía y la generación de nuevos materiales.

Beneficios de aplicación

Escalante Ramírez resaltó que en el sector salud la búsqueda de proteínas con propiedades muy específicas para elaborar medicinas, vacunas y alimentos es un proceso intrincado que el cómputo cuántico ha venido a agilizar.

En la fabricación de automóviles, cuando hacen la carrocería, después la someten a pruebas mecánicas, de seguridad y de aerodinámica, evalúan cómo funciona y para mejorar el diseño deben repetir el proceso cambiando alguna de las muchísimas variables, lo que conlleva tiempo y costo. El cómputo cuántico acorta los tiempos de fabricación.

En el ámbito del comercio, las empresas de paquetería lo usan para definir la ruta crítica entre varias ciudades, con el fin de ahorrar tiempo y dinero. Mientras, en el renglón financiero, puede usarse para simular escenarios complejos y analizar riesgos, lo que permite tomar mejores decisiones.

Una de las aplicaciones que más expectativas produce a nivel mundial es la unión de la inteligencia artificial con la computación cuántica, lo que ha generado un área nueva de investigación y desarrollo llamada aprendizaje de máquina cuántico. Promete potenciar la inteligencia artificial a niveles mucho más altos de los que tenemos ahora, como los modelos generativos tipo ChatGPT.

Entre los países que encabezan los estudios en computación cuántica destaca Estados Unidos, donde empresas como IBM, Google, Amazon y Microsoft son punta de lanza en el desarrollo de tecnologías avanzadas.

Otro es China, que ha logrado avances importantes en comunicación cuántica y criptografía. Lograron el primer enlace de comunicación por satélite, y sus universidades avanzan rápidamente en este campo. En Europa, Alemania, Países Bajos y Francia ha impulsado el programa Quantum Flagship para desarrollar investigación y aplicaciones.

En México el estudio de estos sistemas se da en la UNAM, el IPN y el Tec de Monterrey, aunque son apenas una docena de profesores los que manejan la materia, y sólo la UNAM tiene computadoras cuánticas en el aula. “Sería muy bueno que los tomadores de decisiones –en esta universidad y otros espacios– vieran la necesidad de invertir en este rubro, crear una política científica que identifique las áreas de cómputo estratégicas para el país y destinar recursos con el fin de generar investigación y soluciones tecnológicas”, concluyó Escalante Ramírez.