Hace medio siglo, una fábrica en Poughkeepsie, Nueva York, producía hardware informático. Las ganancias de las mainframes financiaban a empleados mimados, la investigación científica y un dividendo que convirtió a International Business Machines en la empresa más valiosa del planeta.
Ahora, una IBM debilitada obtiene la mayor parte de sus ingresos de productos blandos: programas informáticos y servicios empresariales. Pero está trabajando en un nuevo tipo de máquina que podría devolver a Poughkeepsie a sus días de gloria. Aquí es donde ensamblará computadoras cuánticas, los dispositivos mágicos diseñados para abordar desafíos matemáticos que abrumarían a una computadora común.
Si la tecnología cuántica cumple sus promesas, los ingenieros la utilizarán para lograr avances a pasos agigantados en el diseño de medicamentos, vacunas, baterías y productos químicos. El año pasado, Boston Consulting Group predijo que para 2040, los proveedores de hardware y software cuántico generarían entre 90 000 y 170 000 millones de dólares en ingresos anuales.
IBM ha formado parte de esta tecnología en rápida evolución desde principios de siglo. Liderando su esfuerzo está Jay Gambetta, un físico australiano de 46 años que supervisa a 3.000 empleados en seis continentes dedicados a la investigación. No escatimará en la cuántica, ya que ha dedicado toda su carrera a ese campo.
Gambetta se incorporó al Centro de Investigación Watson de IBM, a 63 kilómetros al sur de la fábrica de Poughkeepsie, en 2011, tras un posdoctorado en Yale y posteriormente como profesor de la Universidad de Waterloo. Comenta: «Aunque me gusta enseñar, en realidad quería construir».
Hay muchas maneras de construir un cúbit, el elemento de almacenamiento de información de una computadora cuántica, y cualquiera de ellas podría resultar en un ganador en la carrera por construir una máquina útil. Los fotones de la luz están cuantizados, un descubrimiento que le valió a Albert Einstein el Premio Nobel, y conforman los cúbits en algunas computadoras experimentales. Los iones (átomos cargados) pueden ser la base de un sistema cuántico. Otro ángulo implica corrientes eléctricas que fluyen en diminutos cables superconductores depositados sobre láminas de silicio. Tres años después de la llegada de Gambetta a Watson, él y sus colegas decidieron apostar por esta tercera opción, alejándose de la fotónica, los iones atrapados y otras líneas de investigación.
El enfoque superconductor implica un chip refrigerado a una septuagésima de grado por encima del cero absoluto, necesario para el funcionamiento del superconductor y para proteger la delicada interacción de los electrones del ruido térmico perjudicial. Los elementos operativos del chip, llamados transmonedas, se controlan mediante pulsos de microondas. Sus órdenes provienen de una computadora convencional ubicada cerca.
Ayuda que se pueda lograr una temperatura inimaginablemente baja con dispositivos comerciales, que IBM pueda fabricar chips internamente y que las microondas, que son muy similares a las que alimentan un teléfono celular, sean cosa del pasado para los ingenieros eléctricos. «No tenemos que reinventar nada», dice Gambetta. «Aprovechamos 50 años de tecnología de radar y microondas para crear las hermosas y nítidas notas de microondas que reproducimos».
Junto a IBM y algunas otras grandes empresas que investigan la computación cuántica, hay un gran número de startups que anuncian sus avances y su futuro. Todas tienen mucho trabajo por delante antes de que surja algo de gran valor comercial. Esto no ha impedido que los inversores les inviertan dinero.
Cómo jugarlo
Por William Baldwin
Dos antiguos proveedores de maquinaria de procesamiento de datos convergen en un laboratorio en Kobe, Japón. Allí, un ordenador cuántico de IBM se combina con un ingenioso ordenador clásico de Fujitsu (537 cuatrillones de operaciones de doble precisión por segundo). Puedes disfrutar de una emocionante subida de las acciones de una de las muchas startups cuánticas que prometen resultados deslumbrantes en la próxima década o dos. O puedes optar por un camino más tranquilo. Fujitsu (que cotiza en Tokio y aquí como ADR) e IBM obtendrán una parte importante del futuro de la inteligencia cuántica y artificial, pero mientras tanto obtendrán beneficios constantes de mainframes, software y consultoría.
William Baldwin es columnista de Estrategias de Inversión de Forbes.
Una empresa de Hoboken, Nueva Jersey, es una de esas prometedoras perspectivas. Esta corporación empezó vendiendo cartuchos de inyección de tinta. No funcionó, así que se dedicó a la distribución de bebidas, que también fracasó. Cambió su nombre a Computación Cuántica y ahora vende productos fotónicos. En su sitio web se lee: «Nuestra visión: Poner la tecnología cuántica al alcance de mil millones de personas». Recientemente, sus ingresos se multiplicaban por 9.500.
Hay visiones y hay máquinas en funcionamiento. IBM tiene computadoras cuánticas instaladas en la fábrica de Poughkeepsie, en el laboratorio de investigación y en Europa y Asia. Científicos de Moderna, la Clínica Cleveland, el Laboratorio Nacional de Oak Ridge y muchas otras instituciones están realizando programas de prueba en estas máquinas, con el objetivo de estar preparados con algoritmos cuando lleguen computadoras cuánticas más rápidas, más grandes y con mayor tolerancia a fallos.
IBM tiene una buena compañía que apuesta por las transmonedas: Google está siguiendo la misma estrategia. ¿Podría triunfar un plan completamente diferente? Gambetta lo considera improbable, pero lo piensa. Se esfuerza por contratar ingenieros de la competencia que buscan otras tecnologías, precisamente para que puedan detectar fallos en cualquier proyecto de IBM.
Algunos de estos rivales han anunciado resultados impresionantes en entornos experimentales a pequeña escala. Pero el salto a máquinas más grandes implica una precisión cada vez más exigente en la fabricación de elementos cuánticos y los circuitos que los controlan. Gambetta pregunta retóricamente: «¿Tienen algún plan para escalar esa tecnología? ¿Están construyendo la fábrica con mucho embalaje?».
Además, existe el problema de que los cúbits son propensos a errores. A medida que los programas informáticos se vuelven más complejos e involucran más cúbits, los errores podrían acumularse hasta el punto de que la lectura perdería sentido. Los investigadores están trabajando en diferentes maneras de corregir errores, como tener cúbits redundantes que se mantengan alineados. Pero esto añade aún más complejidad y aumenta las posibilidades de fallo.
Google ha declarado que cuenta con un sistema de corrección de errores considerablemente mejorado. IBM ha publicado su respuesta a esta parte del rompecabezas en una revista científica. Gambetta afirma: «Creo que tenemos la hoja de ruta más transparente para la corrección de errores a gran escala».
La computación cuántica se basa en dos peculiaridades de la naturaleza descubiertas hace un siglo. Una es que, a un nivel de detalle preciso, la ubicación y las propiedades de los objetos no son ni aquí ni allá. Más bien, al medirlas, tienen cierta probabilidad de estar aquí y de estar allá. Dios tira los dados.
El otro fenómeno contraintuitivo es que dos objetos distintos pueden estar entrelazados —«entrelazados», como dice el término físico— incluso estando separados. Medir uno determina la medición del otro. Este hecho inquietó a Einstein. Lo llamó con desdén spukhafte Fernwirkung, una acción fantasmal a distancia.
El entrelazamiento puede ocurrir, pero no necesariamente, a una distancia subatómica. El Nobel de Física de este año fue otorgado a científicos que demostraron que puede ocurrir en una extensión visible a simple vista. Con esto en mente, los ingenieros de IBM explorarán los límites de las microondas. Están escalando las computadoras cuánticas de forma modular, conectando eventualmente, a lo largo de varios metros, dos o más gabinetes de chips superconductores superenfriados, con los cúbits de uno entrelazados con los del siguiente. Einstein se horrorizaría.
Las computadoras convencionales se mueven de forma determinista, convirtiendo un 0 en un 1 bajo un conjunto preciso de reglas. Las computadoras cuánticas realizan movimientos difusos. Los impulsos enviados a un cúbit lo desplazan en una u otra dirección. Si los impulsos (llamados «puertas») están inteligentemente organizados y actúan simultáneamente sobre cúbits entrelazados, su efecto es empujar gradualmente el valor probable de cada cúbit hacia 0 o 1, de tal manera que los cúbits deletrean una posible solución a un problema. Este es un proceso complejo que implica muchos ciclos de impulsos, en los que el chip superconductor recurre frecuentemente a una computadora convencional para obtener consejos sobre qué hacer a continuación.
Considere el problema que enfrenta Vanguard al mantener actualizado su ETF de Bonos Exentos de Impuestos de 44.000 millones de dólares. Hay al menos 63.000 bonos entre los que elegir. Selecciona 9.800, buscando una combinación que ofrezca un buen rendimiento con el menor riesgo posible. Prestar dinero a Chicago al mismo tiempo que a Illinois conlleva cierto riesgo, ya que ambos corren el riesgo de ser desmantelados por sindicatos ávidos de pensiones. Numerosas restricciones, como mantener el vencimiento promedio dentro de un rango determinado, dificultan matemáticamente la asignación.
Actualmente, no hay forma de encontrar la solución óptima. Vanguard hace lo que puede, dejando que una computadora convencional genere una respuesta aceptablemente buena. El proceso toma unos minutos e implica varios cientos de billones de cálculos.
La computación cuántica ofrece la posibilidad de obtener mejores respuestas. En un experimento reciente, IBM y Vanguard se unieron para explorar qué sucedería si se quisiera seleccionar de forma óptima entre 109 valores. Probar cada combinación posible es poco realista; en el ordenador de Vanguard, requeriría un tiempo de ejecución algo mayor que la edad del universo.
La bóveda
Revolucionario industrial
Un siglo antes de adentrarse en la computación cuántica, International Business Machines estaba ayudando a impulsar una revolución anterior, llevando a las empresas a mediados del siglo XX con una línea de nuevas tecnologías de moda como «básculas, rebanadoras, registradoras de tiempo, máquinas de tabulación y de control de costos».
Las máquinas de escribir se han convertido prácticamente en una necesidad incluso para el pequeño empresario, mientras que las cajas registradoras y las sumadoras, antes utilizadas solo por las grandes empresas, se están volviendo gradualmente casi tan necesarias como las máquinas de escribir. Las invenciones recientes han ampliado tanto el campo de las máquinas calculadoras y contables que, en las grandes empresas, pocos registros se llevan a mano. Las máquinas se han simplificado tanto y son relativamente económicas que están reemplazando constantemente a los antiguos contables.
[IBM] es un holding, cuyas tres filiales principales son Dayton Scale Company, Tabulating Machine Company e International Time Recording Company. Cada una es reconocida como pionera en su división, por lo que, en los campos que atiende, la empresa matriz se considera una de las más destacadas del sector.
—Forbes, 1 de octubre de 1928
La máquina cuántica no tenía que analizar cada combinación secuencialmente. De hecho, analizaba todas las posibilidades a la vez, avanzando con esas notas de microondas hacia el óptimo. Buscó a tientas una respuesta tras 4200 operaciones de puerta.
IBM tiene que ofrecer mucho más para ser útil a un cliente como Vanguard. En su visión: en 2029, una computadora modular tolerante a fallos del tamaño de una habitación en Poughkeepsie, capaz de gestionar 100 millones de puertas. Antes de eso, según Gambetta, máquinas más pequeñas, trabajando junto con las computadoras clásicas, superarán a las computadoras puramente clásicas en tareas prácticas como la optimización de carteras. IBM ya cuenta con mil millones de dólares en compromisos para servicios cuánticos.
Sería fácil imaginar a IBM como una empresa anticuada, capaz de brindar fiabilidad a bancos y aerolíneas, pero con pocas probabilidades de superar a las ágiles startups de vanguardia. Pero cabe destacar lo siguiente: tras un siglo de ser dirigida principalmente por vendedores, la compañía ahora tiene como director ejecutivo a Arvind Krishna, un doctor en ingeniería eléctrica que ocupó el puesto de Gambetta.
¿Podría esa empresa de Hoboken, con sus fotones, superar a IBM y sus transmonedas? Podría suceder. O tal vez vuelva a distribuir refrescos.
