La informàtica quàntica suposarà una transformació radical dels sistemes d’informació
Per si no fos suficient el canvi que està provocant l’ús de la intel·ligència artificial i dels algorismes basats en ChatGPT i derivats en els cercadors d’informació en Internet, els ordinadors prometen fer el definitiu salt quàntic, una revolució dràstica i vertiginosa en el càlcul de les dades i de les seves aplicacions. En els últims mesos s’han realitzat notables progressos en el desenvolupament dels ordinadors quàntics i, encara que es necessitaran probablement diversos anys, o fins i tot dècades, perquè estan a punt i siguin realment efectius, “en els pròxims cinc anys hi haurà més innovació quàntica que en els últims trenta anys”, opina Jay Gambetta, vicepresident d’informàtica quàntica en IBM.
La informàtica quàntica està cada vegada més en el candeler. Els recents avanços en intel·ligència artificial han posat de manifest que els grans progressos científics i tecnològics no es produeixen sempre de manera gradual i relativament predictible, sinó que a vegades s’acumulen diversos avanços molt considerables en poc temps amb un resultat molt espectacular, com ha ocorregut en el passat en diferents camps de la ciència, la tecnologia o l’art. Queda per veure si el progrés en informàtica quàntica serà vertiginós en molt pocs anys o els múltiples desafiaments als quals s’enfronta provocaran un fre en el seu desenvolupament comercial.
La informàtica quàntica es basa en la mateixa naturalesa probabilística de la dualitat entre ona i partícula (o corpuscle) i la del principi de superposició d’estats de la física quàntica. Aquesta física quàntica va ser desenvolupada fa poc més d’un segle per Einstein i altres físics eminents, amb resultats que encara desafien la lògica i el que intuïm de la nostra realitat, però tot indica que les regles de la física quàntica són les que funcionen a escala microscòpica. Les regles de la física clàssica de Newton del segle XVII són perfectament aptes, no obstant això, per a explicar la realitat que ens embolica.
Mentre un ordinador tradicional processa les dades en unitats elementals d’informació (uns i zeros, o bits), els ordinadors quàntics funcionen amb *qubits, que fa que l’u pugui ser un zero al mateix temps, i viceversa, gràcies al principi de superposició quàntica. Com una dada pot existir així en múltiples estats, a part de la successió fixa de zeros i uns, un ordinador quàntic té la capacitat de realitzar múltiples operacions simultàniament, en comptes de dur-les a terme una per una.
Un avanç important va tenir lloc en 2019, quan Google va anunciar el desenvolupament de *Sycamore, un xip quàntic de 53 *qubits, que funciona amb superconductors i a temperatures molt pròximes al zero absolut (0,015 graus Kelvin o 273,135 graus centígrads sota zero). El novembre passat, IBM va revelar el seu nou xip *Osprey, amb 433 *qubits i en el seu full de ruta d’enguany preveu tenir un xip de 1.121 *qubits i superar els 4.000 *qubits en 2025. En altres països, especialment a la Xina, hi ha avanços similars. De totes maneres, el major número de *qubits no significa necessàriament que el dispositiu pugui realitzar càlculs veritablement útils perquè els resultats depenen de la qualitat d’aquests *qubits i de la seva connectivitat.
El programari per a corregir els múltiples errors que es produeixen és tant o més important que els xips quàntics
Per a alguns experts, el *Sycamore de Google és un xip equilibrat, perquè compta amb un número relativament reduït de *qubits i de qualitat, i que a més estan ben interconnectats entre si. Que els *qubits siguin de qualitat significa que no generen massa informació completament inútil i plagada d’errors sinó que permeten realitzar alguns càlculs vàlids. El problema principal que tenen els ordinadors quàntics actuals (existeixen al voltant de 60 operatius a tot el món) és que són capaços de generar moltíssima informació però després no serveix de molt perquè no se sap separar el gra de la palla ni tenir confiança en els resultats presentats.
Els errors són inevitables i molt més en un ordinador quàntic, amb una informació que no és binària sinó que presenta múltiples estats. És fonamental, per tant, minimitzar i corregir aquests errors amb l’ajuda de programari específic durant la fase de procés de la informació, com assenyala la física teòrica Zaira Nazario, especialitzada en informàtica quàntica en el centre de recerca Watson d’IBM, en un article de la revista Scientific American del maig passat.
Així, tenir un xip amb molts qubits connectats en un lloc pròxim al zero absolut i que subministrin informació no és suficient. Ha d’acompanyar-se amb un programari prou potent per a detectar i descartar els errors del que s’hagi processat. El desenvolupament del programari que sigui capaç de corregir els errors inevitables dels ordinadors quàntics és, per a Nazario, fins i tot més important que tenir xips més potents. Això dona una idea dels colossals reptes als quals s’enfronta el desenvolupament dels ordinadors quàntics.
La capacitat gairebé limitada de càlcul dels ordinadors quàntics promet avanços espectaculars en múltiples camps, com en els models de predicció de clima i de desastres sísmics, la cerca de nous tractaments mèdics i materials o la simulació en temps real del funcionament de dispositius digitals, perquè són infinitament més ràpids i precisos que amb els supercomputadors actuals.
De totes maneres, aquests avanços, si realment es produeixen i els resultats són fiables, també poden comportar efectes indesitjats si aquestes potents eines de càlcul cauen en males mans. Les agències de seguretat nacionals ja comencen a estar preocupades davant la possibilitat que els sistemes criptogràfics actuals quedin obsolets. Molts experts ja aconsellen que es dissenyin ara sistemes criptogràfics la informació dels quals sigui totalment segura i a prova dels ordinadors quàntics del demà. Alguns, fins i tot, ja consideren que és tard en vista dels grans avanços que es fan en informàtica quàntica i que cada vegada es vulneren més sistemes que en principi es consideraven absolutament segurs, i això amb els supercomputadors actuals.
L’enorme capacitat de càlcul que es preveu que tindran els ordinadors quàntics pot posar en risc la confidencialitat de les dades de les xarxes de telecomunicacions i els centres de dades que tenen els operadors. Per a minimitzar aquest risc, la *GSMA, l’associació que reuneix la majoria dels operadors de telecomunicacions mundials, va anunciar el setembre passat la formació d’un grup de treball, la Post-Quàntum *Telco *Network *Taskforce, per a “contribuir a definir la política, regulació i processos de negoci dels operadors per a una protecció millorada de les telecomunicacions, en vistes a un futur de la informàtica quàntica avançada”.
“Donat l’avanç accelerat de la informàtica quàntica, les dades i sistemes protegits amb mètodes criptogràfics actuals podrien quedar obsolets en pocs anys”, va declarar Scott *Crowner, vicepresident del desenvolupament de negoci i adopció de la informàtica quàntica en IBM. Per tal motiu, *Crowner es felicita de la iniciativa de la *GSMA de crear un grup de treball per a minimitzar els riscos de privacitat que pugui comportar la informàtica quàntica. Inicialment, IBM i Vodafone formen part d’aquesta iniciativa i s’espera que pròximament se sumin altres operadors i desenvolupadors dels equips i programari d’informàtica quàntica.
Diferents països ja fa algun temps que s’han llançat al desenvolupament d’ordinadors quàntics, especialment la Xina, que, segons el *World *Economic Fòrum, va invertir l’any passat al voltant de la meitat dels 30.000 milions de dòlars del total estimat en el món. Una altra quarta part, uns 7.500 milions, s’inverteixen a Europa. Això fa que la suma que inverteix els Estats Units sigui menor de la qual generalment es creï, almenys a nivell estatal. Un recent article publicat per la revista Time assenyalava que l’O.S. *National Quàntum *Iniciative va invertir l’any passat 1.200 milions de dòlars, enfront del bilió de dòlars que els Estats Units es gasta anualment en defensa.
No queda clar si les inversions privades en informàtica quàntica queden incloses en aquestes xifres per països. És clar que les companyies estatunidenques Google, *Amazon i IBM, o la xinesa *Alibaba entre altres, inverteixen a les seves expenses una suma considerable en el desenvolupament d’informàtica quàntica, encara que no necessàriament en seguretat nacional. El que és segur és que la indústria de la informàtica quàntica va a l’alça. La consultora *IDC projecta una facturació del sector de 8.600 milions de dòlars en 2027, enfront dels 412 milions de l’any 2000.
Els avanços, com s’ha dit, han de produir-se tant en maquinari com en programari perquè hi hagi una autèntica revolució quàntica. Enrique *Lizaso, conseller delegat de *Multiverse *Computing, una empresa de Sant Sebastià especialitzada en el desenvolupament de programari per a ordinadors quàntics i que serà present en el *MWC de Barcelona, dins del pavelló espanyol, assegura que els algorismes d’aprenentatge dels equips quàntics són completament diferents dels utilitzats en els centres de dades dels ordinadors tradicionals. “Hi ha molta feina per fer per a aconseguir una informació fiable dels resultats presentats pels ordinadors quàntics”, assegura.