Desarrollando estándares para el futuro de las computadoras cuánticas

IEC e ISO han creado un grupo de trabajo (WG 14) en su comité técnico conjunto (JTC1) para identificar las necesidades de normalización de la computación cuántica. Se espera que su trabajo pueda respaldar la evolución de la computación cuántica proporcionando una base de sistemas y procesos ya definidos. Una base de este tipo permitiría a los desarrolladores centrar su atención en desafíos de nivel superior, en lugar de comenzar sus proyectos desde cero.

«Desde mi perspectiva personal, creo que esto es conforme con el Plan Estratégico de IEC, que establece que “IEC fortalecerá su capacidad para identificar desarrollos tecnológicos emergentes (y potencialmente disruptivos), así como tendencias sociales y del mercado, y su capacidad para responder a ellos”», explica el presidente del WG 14, Hong Yang, quien también es director del Departamento de Investigación en Tecnología de Redes del Instituto de Electrónica y Normalización de China (CESI).

Yang dice que el WG 14 está dispuesto a proporcionar una plataforma de colaboración mundial para el sector de la computación cuántica, incluidas organizaciones académicas e institutos de alta tecnología, así como empresas. El grupo funcionará como una entidad de integración de sistemas dentro del JTC 1, manteniendo relaciones con otros grupos y comités, así como con organizaciones externas, con el objetivo de identificar brechas y oportunidades en el campo de la normalización de la computación cuántica.

«Esperamos impulsar el creciente consenso de opinión sobre la computación cuántica de todo el mundo. Básicamente, en el WG 14 estamos tratando de promover el desarrollo de la industrialización», dice Yang.

Se espera que la computación cuántica se convierta en un punto de inflexión, capaz de resolver problemas que llevarían millones de años incluso a las supercomputadoras más rápidas. Aunque la tecnología aún está en su fase digamos de infancia, ya se está utilizando para diseñar soluciones optimizadas en sectores como el aeroespacial y el financiero, por ejemplo. En el futuro, podría acelerar la investigación médica, lograr avances significativos en inteligencia artificial y quizás incluso ayudarnos a encontrar formas de abordar la emergencia del cambio climático.

«El sector de la computación cuántica se encuentra realmente en su etapa inicial», dice Yang. «Las empresas están trabajando en la etapa exploratoria de las computadoras cuánticas. Los bits cuánticos, también conocidos como qubits, todavía son difíciles de controlar y mantener estables. En términos de software o algoritmos, tanto las universidades como las organizaciones académicas han estado trabajando en esto durante muchos años».

Hoy en día, existen dos tipos de computadoras cuánticas. La computación cuántica basada en puertas funciona de manera muy similar a la computación tradicional. Un transistor recibe dos señales entrantes y, dependiendo de lo que encuentre, envía una nueva señal eléctrica. En el modelo cuántico, los cúbits reemplazan a los transistores. Desafortunadamente, los cúbits solo funcionan coherentemente cuando se enfrían a meras milésimas de grado por encima del cero absoluto, lo que los protege de los efectos desestabilizadores de la radiación, la luz, el sonido, las vibraciones y los campos magnéticos. La susceptibilidad de los cúbits a las perturbaciones dificulta la eliminación de errores.

Las computadoras basadas en el temple cuántico adoptan un enfoque radicalmente diferente. En lugar de permitir el entrelazamiento de todos los cúbits, crean un entorno en el que solo son posibles conexiones locales restringidas. El problema es que solo pueden realizar una gama mucho más limitada de tareas, principalmente relacionadas con la resolución de problemas de optimización, es decir, eligiendo la mejor solución entre todas las soluciones factibles. El número limitado de tareas que pueden realizar las computadoras de temple cuántico significa, por ejemplo, que no pueden ejecutar el algoritmo de descifrado de Shor. A pesar de las limitaciones, algunas de las organizaciones más conocidas del mundo ya han comprado sus propias computadoras de temple cuántico por cerca de 12,7 millones de euros la unidad. Otras empresas se están beneficiando de la alternativa más asequible de los servicios basados en la nube, que normalmente cobran por minuto.

Eventualmente, se espera que las computadoras cuánticas basadas en puertas tengan un efecto mucho más disruptivo y transformador, especialmente cuando se combinen con tecnologías como la inteligencia artificial. Yang cree que IEC e ISO tienen razón al comenzar a prepararse ahora para abordar plenamente las necesidades de la industria y la sociedad, así como para compartir las mejores prácticas de manera más eficiente. El primer paso, como siempre, en el proceso de normalización, es asegurarse de que todos utilicen el mismo idioma. Esto hace que el intercambio de datos sea más fácil y eficiente.

«Con respecto a la normalización, después de un período de investigación dentro de ISO/IEC JTC 1, los expertos creen que es necesario y posible tener una comprensión unificada de la terminología y el vocabulario para el futuro de esta tecnología emergente», dice Yang.

«La nueva propuesta de trabajo, denominada “Information technology-Quantum computing-terminology and vocabulary” (tecnología de la información / computación cuántica / terminología y vocabulario), se ha registrado para tener una duración de 24 meses, por lo que probablemente dos años después, en 2022, se publicará la norma internacional. Deseamos que llegue ese momento».