Metido de lleno en el desarrollo de la segunda revolución cuántica, Juan José García-Ripoll (Madrid, 1974) se centra en el diseño de dispositivos para crear un ordenador potentísimo que funcione con qubits superpuestos y entrelazados sin tener aún muy claro para qué servirá semejante invento sobre el que se ciernen las expectativas y especulaciones más calenturientas y esotéricas. Estados Unidos y China invierten a tope para llegar los primeros al ordenador cuántico que dejará a la intemperie todas nuestras comunicaciones, incluidas las más ultrasecretas. Investigador permanente del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, recomienda en la Fundación Ramón Areces a Epipress que criptógrafos y comunicadores se pongan las pilas para afrontar esta amenaza que va a cambiar nuestro modo de relacionarnos, aunque reconoce con humildad que queda aún mucho trecho por recorrer y que su potencial es todavía todo un enigma.
-¿Qué tiene de apasionante la física cuántica, tan difícil de entender para el común de los mortales o por lo menos para mí?
-Aprender cómo funciona un átomo o una molécula es interesante, pero tenemos que aspirar a aplicar la física cuántica a tareas concretas.
-¿A qué tipo de tareas?
-Queremos sacar partido de las reglas del mundo microscópico para crear nuevas tecnologías.
-¿Sólo les interesa el mundo a pequeña escala?
-No. Ahora buscamos conocer cómo influyen las reglas de la física cuántica en tamaños más grandes. La ventaja de trabajar con sistemas pequeños es que se pueden aislar muy bien, pero el reto es ir a sistemas cuánticos grandes.
-Nuestra vista nos engaña al presentarnos las cosas de forma diferente a como realmente son. ¿Es así?
-Es así a tamaño muy pequeño. Con nuestros sentidos no podemos llegar a esas escalas mínimas, a esa incertidumbre microscópica que desaparece a escalas más grandes, porque esos objetos están bien definidos.
-Con el experimento de Schrödinger no sabíamos si el gato dentro de la caja estaba vivo o muerto. ¿Qué hemos avanzado con la aparición de los qubits, que la verdad es que tampoco sé lo que son?
-Los bits son las unidades mínimas de información, pequeñas corrientes eléctricas, que representan el 0 y el 1. En la computación cuántica en vez de usar transistores que generen estados 0 y 1 se usa el qubit, que no sólo está en el 0 y el 1, sino en una superposición de ambos estados, como en el gato de Schrödinger. Esta superposición de estados posibilita una capacidad de computación exponencialmente mayor y ordenadores más rápidos para explorar soluciones a problemas de forma más eficiente.
-¿Están ya en el camino de desencriptar cualquier tipo de información?
-La primera aplicación que se dio a conocer de la nueva información cuántica era la posibilidad de factorizar números o algoritmos para romper códigos de comunicación seguros. Un ordenador cuántico podrá romper las comunicaciones privadas que tenemos hoy en día. La mera existencia de esa posibilidad obliga a la criptografía y a la comunicación a plantearse otras formas de trabajar.
-Entonces nuestros e-mails y hasta las comunicaciones ultrasecretas quedarían a la intemperie.
-Así es. Esa amenaza existe.
-Supongo que las grandes potencias están en la carrera por adelantarse a la construcción del ordenador cuántico con el objeto de hacerse con los secretos de sus rivales tecnológicos.
-La carrera de la computación cuántica se inició en Europa, pero ahora le lleva la delantera Estados Unidos, y China está invirtiendo en ella mucho dinero. En la criptografía cuántica también Europa fue pionera en usar tecnologías para comunicaciones seguras, pero la gran potencia ahora es China, que ha creado redes de criptografía para comunicaciones internas y explora hasta la posibilidad de comunicación interplanetaria a través de un satélite.
-Profesor, ¿por qué las leyes del comportamiento individual de los átomos rompen con la física clásica?
-La física clásica describe a los sistemas mediante propiedades físicas bien definidas, que llamamos observables. Ejemplos de observables son la posición y la velocidad. La evolución de estos observables es determinista, en el sentido de que viene dada por ecuaciones que planteó ya Newton en el siglo XVII, aunque esas ecuaciones pueden resultar muy difíciles o en la práctica imposibles de resolver.
-Pero la física cuántica lo ve de otra manera, según creo entender.
-Exacto. Un sistema cuántico puede estar en una superposición de diferentes estados con diferentes probabilidades. Los observables, posición, velocidad y momento angular, no están, por tanto, definidos: la posición de un electrón dentro de un átomo, por ejemplo, viene descrita por una nube de probabilidad alrededor del núcleo, conocida como función de onda. No obstante, la física cuántica es determinista, porque tenemos ecuaciones muy precisas. La ecuación de Schrödinger es de las más precisas de la física para describir la evolución de esas distribuciones de probabilidad.
-Las ecuaciones de la mecánica cuántica han producido aplicaciones prácticas como el láser, ¿hacia dónde nos lleva controlar el funcionamiento de cada átomo?
-No hay que controlar cada átomo, sino estados colectivos de átomos. Si podemos controlar qubits podremos almacenar y procesar información utilizando superposiciones cuánticas y otras aplicaciones que vamos descubriendo poco a poco. Por el momento, el ordenador cuántico es de utilidad en criptografía y se puede usar para cálculos químicos, diseños de nuevos materiales o para buscar con rapidez en grandes bases de datos no indexadas. Puede ayudar al machine learning y al desarrollo de la inteligencia artificial. No conocemos todo su potencial.
-¿Cómo se va a resolver el problema del calentamiento de los electrones producido por el trabajo de esos ordenadores cuánticos tan potentes?
-Los qubits son muy sensibles a las perturbaciones y al ruido, así que lo que hay que buscar son entornos que no desestabilicen el estado cuántico deseable. Más que problemas de calentamiento, lo que puede ocurrir es que el ambiente puede destruir la superposición de los estados cuánticos.
-¿Cómo afectará el ordenador cuántico al desarrollo de los medicamentos?
-Aún no sabemos qué aplicaciones puede tener un ordenador cuántico, pero parece que una de ellas puede ser el estudio matemático de las moléculas. Podría entonces simular moléculas para reproducir fármacos o fertilizantes.
-¿Qué implicación tendrá en la inteligencia artificial?
-No está claro qué utilidad tendrá un ordenador cuántico para la inteligencia artificial que trabaja con muchos datos imposibles de meter en él. Pero se están desarrollando ya aplicaciones colaterales para añadirle un sistema de inteligencia artificial.
-¿Será parecido ese ordenador al cerebro humano?
-En absoluto, y eso que alguna gente dice que hay fenómenos cuánticos en el cerebro. Eso todo es esoterismo. El ordenador cuántico se parece mucho a un ordenador convencional.
-¿Podrá ese ordenador ganar concursos, diagnosticar enfermedades y hasta aconsejarte bien en cómo invertir tus ahorros?
-No. Su principal aplicación no tiene por qué tener un impacto directo en la experiencia cotidiana. Ahora mismo están planteados para su uso en la investigación, la industria, la seguridad, la defensa. Y claro, ayudará a la inteligencia artificial.
-Así que no viene a sustituirnos en nuestros puestos de trabajo, cosa que tanto nos preocupa hoy.
-Es más probable que un sistema de inteligencia artificial convencional reemplace nuestro trabajo que un ordenador cuántico.
-¿Puede llegar a ser este descubrimiento tan importante como el del ordenador convencional o el del smartphone?
-No lo sabemos. La computación cuántica comenzó a definirse hace 70 años con el transistor y el láser. Nos hallamos aún en un estado muy primitivo.
