Carlos del Porto Blanco
La tecnología cuántica podría generar valor por valor de billones de dólares en la próxima década. El tercer informe anual del Monitor de Tecnología Cuántica de la consultora McKiney, sintetiza las últimas oportunidades en ese campo en pleno auge. Aquí les presento un resumen de ese informe.
Nunca confíes en una computadora que no puedas tirar por la ventana. Steve Wozniak
¿Qué es la tecnología cuántica?
La tecnología cuántica abarca tres subcampos:
• La computación cuántica (QC) es un nuevo paradigma informático que aprovecha las leyes de la mecánica cuántica para proporcionar una mejora significativa del rendimiento para ciertas aplicaciones y permitir nuevos territorios para la computación en comparación con la computación clásica existente.
• La detección cuántica (QS) incluye una nueva generación de sensores, basados en sistemas cuánticos, que proporcionan mediciones de diversas cantidades (por ejemplo, campos electromagnéticos, gravedad o tiempo) y que son más sensibles en varios órdenes de magnitud si se les compara con los sensores clásicos.
• La comunicación cuántica (QComm) es la transferencia segura de información cuántica a través de distancias y podría garantizar la seguridad de la comunicación incluso frente a una potencia informática (cuántica) ilimitada.
Una introducción necesaria
Durante décadas, las computadoras digitales han facilitado, cada vez más, el procesamiento de la información. Pero las computadoras cuánticas, un enfoque fundamentalmente diferente, están diseñadas para llevar la informática a un nivel completamente nuevo. Las computadoras cuánticas tienen el potencial de resolver problemas estadísticos muy complejos que van mucho más allá de los límites de las computadoras actuales, en una gran variedad de industrias y aplicaciones, incluidas las finanzas, el transporte, los productos farmacéuticos y la tecnología verde. Si bien la computación cuántica es solo una de las tres áreas principales de la tecnología cuántica emergente, por sí sola podría representar casi 1.3 billones de dólares en valor para 2035 y posibilitar capacidades comerciales sin precedentes.
Los inversores de todo tipo están prestando atención a esa situación. La encuesta de la consultora McKinsey de 2024, a los líderes de la industria cuántica indica que muchas empresas cuánticas están atendiendo este asunto de manera significativa; el 39 por ciento de los encuestados dijo que sus empresas tienen más de 100 empleados, frente al 9 por ciento en 2023. Sólo los inversores gubernamentales han prometido 34 mil millones de dólares en inversiones.
La computación clásica, la tecnología que impulsa a las laptops y los smartphones, se basa en bits. Un bit es una unidad de información que puede almacenar un cero o un uno. En cambio, la computación cuántica se basa en bits cuánticos, o cúbits, que pueden almacenar tanto ceros como unos. Los cúbits pueden representar cualquier combinación de ceros y unos simultáneamente; a esa propiedad se le denomina superposición y es una característica básica de cualquier estado cuántico. Cuando las partículas subatómicas de un cúbit se encuentran en estado de superposición, cada partícula subatómica puede interactuar con otras e influir en ellas, un fenómeno denominado interferencia cuántica. Los chips cuánticos constituyen el hardware físico que almacena los cúbits, de forma similar a los microchips de las computadoras clásicas.
Cuando una computadora clásica utiliza múltiples variables para resolver un problema, debe realizar un nuevo cálculo cada vez que una de ellas cambia. Cada cálculo es una única ruta hacia un único resultado. Las computadoras cuánticas, en cambio, pueden explorar múltiples rutas en paralelo mediante la superposición.
Además, los cúbits pueden interactuar entre sí mediante un fenómeno conocido como entrelazamiento. Eso permite que los cúbits escalen exponencialmente; por ejemplo, dos cúbits pueden almacenar y procesar cuatro bits de información, tres pueden procesar ocho, y así sucesivamente. Ese escalamiento exponencial de potencia otorga a las computadoras cuánticas mucha más fortaleza que la que poseían las computadoras clásicas.
Actualmente, la mayoría de los equipos disponibles utilizan, principalmente, tecnologías de cinco cúbits en sus intentos por construir una computadora cuántica escalable y universal. Esas tecnologías son redes fotónicas, circuitos superconductores, cúbits de espín, átomos neutros e iones atrapados.
Algunas organizaciones tecnológicas de peso ya apuestan por la tecnología cuántica. En 2024, Google presentó una computadora cuántica experimental que, en cinco minutos, podría realizar un cálculo que la mayoría de las supercomputadoras tardarían diez septillones de años en completar, más que la edad del universo conocido. El chip cuántico de Google, llamado Willow, es principalmente adecuado para la investigación y campos especializados. Otras organizaciones también están desarrollando sus propias computadoras cuánticas. En el 2022, el gobierno chino había planteó dedicar 15 300 millones de dólares en fondos públicos para la computación cuántica.
En febrero de 2025, Microsoft anunció el descubrimiento de un nuevo estado de la materia que, según afirma, propiciaría un gran avance en la computación cuántica. Tras 17 años de investigación en física, la compañía tecnológica presentó el chip cuántico Majorana 1. Ese microprocesador aprovecha las propiedades del “cúbit topológico”, que produce partículas que no son ni líquidas, ni sólidas, ni gaseosas; sin embargo, la realidad del nuevo estado de la materia, así como el uso práctico de las nuevas máquinas cuánticas, aún está por demostrar. Microsoft afirma que el chip podría utilizarse para acelerar el descubrimiento de fármacos, el desarrollo de baterías y la carrera hacia el dominio de la Inteligencia Artificial. Muchos científicos coinciden en que los cúbits topológicos de Microsoft podrían conducir a una corrección de errores mucho más eficiente y menos compleja. También podrían ayudar a evitar la decoherencia cuántica, que se produce cuando un sistema cuántico pierde sus propiedades cuánticas y empieza a comportarse de forma más parecida a un sistema de computación clásica.
La computación cuántica y la Inteligencia Artificial tienen una relación potencialmente simbiótica, y ambas potencian mutuamente sus capacidades y respectivos campos de acción. Juntas, podrían contribuir al logro de la Inteligencia Artificial General (IAG9. Cada tecnología se complementa para aumentar la eficiencia:
• La computación cuántica puede ayudar a la Inteligencia Artificial a procesar rápidamente grandes conjuntos de datos, acelerando así los procesos de IA y los modelos de entrenamiento. La computación cuántica puede también permitir que las aplicaciones de IA alcancen los siguientes hitos, que eventualmente podrían impulsar la Inteligencia Artificial General.
o Mayor potencia computacional, permite el procesamiento rápido de datos y los cálculos necesarios para la IAG
o Resolución de problemas más eficiente, potencia el razonamiento avanzado y la toma de decisiones de la IA.
o Capacidades de aprendizaje mejoradas, que son fundamentales para la adaptabilidad de la IA general en diversas tareas y entornos.
o procesamiento paralelo, mejora el análisis y la síntesis de información
o Manejo más sencillo de estructuras de datos complejas, proporciona a la IA herramientas para procesar y comprender información compleja
o posibles avances en la investigación de la IA
• La IA, por su parte, puede potenciar el desarrollo, la optimización y las aplicaciones prácticas de la computación cuántica. A continuación, se presentan algunas áreas de la computación cuántica que podrían beneficiarse de la Inteligencia Artificial:
o Corrección de errores. El aprendizaje automático predice y corrige errores de computación cuántica, mejorando la fiabilidad de las computadoras cuánticas.
o Reducción de ruido. La IA puede analizar patrones de ruido para desarrollar estrategias de reducción de éste.
o Diseño y optimización de algoritmos cuánticos. Ambos procesos pueden llevarse a cabo mediante aprendizaje por refuerzo similar a la IA.
o Control de hardware cuántico. La IA puede automatizar la calibración de dispositivos cuánticos y ajustar dinámicamente sus parámetros de control.
o Gestión de recursos. La IA puede ayudar a asignar cúbits eficientemente y optimizar la programación de tareas cuánticas.
o Simulación y emulación. La IA puede optimizar las simulaciones de sistemas cuánticos para probar algoritmos y hardware, además de contribuir a la investigación mediante la emulación de procesos cuánticos en hardware clásico.
o Análisis comparativo y de rendimiento. La IA puede desarrollar herramientas sofisticadas de benchmarking para evaluar y comparar dispositivos y algoritmos cuánticos.
o Sistemas híbridos cuántico-clásicos. La IA puede optimizar la distribución de tareas entre procesadores clásicos y cuánticos, maximizando la eficiencia general.
o Aprendizaje automático cuántico (QML). La IA puede optimizar el entrenamiento de modelos QML al optimizar el rendimiento y la aplicabilidad.
Un análisis actualizado de McKinsey para el tercer Quantum Technology Monitor anual reveló que cuatro sectores (químicos, ciencias biológicas, finanzas y movilidad) probablemente experimentarán el primer impacto de la computación cuántica y podrían ganar hasta dos billones de dólares para 2035.
Sin embargo, la financiación privada y corporativa para startups de tecnología cuántica que buscan ese valor disminuyó notablemente. Las inversiones disminuyeron un 27 % con respecto al año anterior, con la mayor caída en las startup de detección cuántica. Sin embargo, esa disminución fue menor que la del 38 % en la inversión total en startup a nivel mundial. Cabe destacar que la mayor parte de la financiación (62 %) se destinó a empresas fundadas hace cinco o más años, lo que refleja un cambio en las inversiones hacia startup más consolidadas y prometedoras, con el objetivo de escalarlas.
A diferencia del sector privado, la inversión pública aumentó más del 50 % durante el año 2022, representando casi un tercio de todas las inversiones en tecnología cuántica. Varios países, encabezados por Alemania, el Reino Unido y Corea del Sur, anunciaron importantes nuevas fuentes de financiación para el desarrollo de la tecnología cuántica, lo que eleva el total de financiación pública mundial hasta esa fecha a aproximadamente 42 000 millones de dólares.
Ese impulso se vio reforzado por el sólido y continuo crecimiento de las fundaciones en tecnología cuántica. Se produjo una oleada de ofertas nuevas o mejoradas (por ejemplo, startup que hicieron accesible su computación cuántica a través de la nube) y avances tecnológicos significativos, especialmente en la corrección y mitigación de errores cuánticos, así como un pequeño aumento en las patentes presentadas. Además, se observó un notable aumento en los programas de tecnología cuántica ofrecidos por las universidades, con la Unión Europea a la cabeza en cuanto al número de graduados en campos relacionados con la tecnología cuántica.
La inversión privada cayó mientras que la inversión pública aumentó, con el foco puesto en ampliar las empresas emergentes establecidas.
En 2023, se invirtieron 1710 millones de dólares en startup de QT, lo que representó una disminución del 27 % con respecto al máximo histórico de 2350 millones de dólares en 2022. No obstante, la disminución es menor en comparación con la disminución del 38 % registrada en el conjunto de startup a nivel mundial. La desaceleración en el número de nuevas startup de QT fundadas continúa (13 en 2023 frente a 23 en 2022). El tamaño de las operaciones también disminuyó, con un tamaño promedio de 40 millones de dólares en 2023, en comparación con los 105 millones de dólares de 2022 y los 107 millones de dólares de 2021. En consonancia con esa tendencia, el número de operaciones se redujo de 206 en 2022 a 171 en 2023.