Shohini Ghose
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Juguemos un juego. Imaginen que están en Las Vegas, en un casino, y deciden jugar un juego en una de las computadoras, como cuando juegan al solitario o al ajedrez. La computadora puede hacer jugadas como si fuera un jugador humano. Este va a ser un juego de monedas. Empieza con una moneda mostrando cara, y la computadora juega primero. Puede decidir entre lanzar la moneda o no, pero Uds. no podrán ver el resultado. Ahora es su turno. Uds. también pueden decidir entre lanzar la moneda o no, y su jugada no le será revelada a su oponente, la computadora. Finalmente la computadora juega de nuevo y puede lanzar la moneda o no. Después de estas tres rondas, se muestra la moneda. Si es cara, gana la computadora. Si es sello, ganan Uds.

Es un juego muy simple. Si todos juegan honestamente y si la moneda es imparcial, tienen un 50 % de probabilidad ganar. Para confirmarlo, le pedí a mis alumnos que jugaran este juego en sus computadoras. Después de muchos intentos, su tasa de éxito resultó ser alrededor del 50 %, como se esperaba. Parece un juego aburrido, ¿cierto?

Pero ¿qué pasaría si pudiéramos jugarlo en una computadora cuántica? Por ahora, en Las Vegas no hay computadoras cuánticas, hasta donde yo sé, pero IBM ha construido una computadora cuántica. Aquí está.

Pero ¿qué es una computadora cuántica? Bueno, la física cuántica describe el comportamiento de los átomos y de las partículas fundamentales, como los electrones y los fotones. La computadora cuántica opera controlando el comportamiento de estas partículas, pero de una manera completamente diferente a las computadoras normales. Así que una computadora cuántica no es solo una versión más poderosa de nuestras computadoras actuales. Así como la bombilla no es una vela más poderosa. No se puede fabricar una bombilla fabricando velas cada vez mejores. La bombilla tiene una tecnología diferente y se basa en un conocimiento científico más profundo. Asimismo, una computadora cuántica es una nueva clase de dispositivo, basado en los principios de la física cuántica. Y así como la bombilla transformó la sociedad, las computadoras cuánticas tienen el potencial de impactar muchos aspectos de nuestras vidas, incluyendo nuestra seguridad, la atención médica e incluso el internet.

Empresas de todo el mundo trabajan para construir estos dispositivos. Y para ver de qué se trata todo esto, vamos a jugar este juego en una computadora cuántica. Desde aquí puedo ingresar a la computadora cuántica de IBM, o sea que puedo jugar de forma remota, y Uds. también. Para que esto funcione, recordarán que recibieron un correo de TED preguntándoles si elegirían lanzar la moneda o no, en caso de jugar el juego. En realidad les pedimos que eligieran entre un círculo y un cuadrado. No lo sabían, pero el círculo significaba "lanzar la moneda" y el cuadrado era "no lanzar". Recibimos 372 respuestas. Gracias. Significa que podemos jugar 372 rondas contra la computadora cuántica usando sus selecciones. Y es un juego bastante rápido, así que les mostraré los resultados.

Lamentablemente, no les fue muy bien.

(Risas)

La computadora cuántica ganó casi todas las rondas. Solo perdió algunas porque tuvo errores operativos en el sistema.

(Risas)

Entonces, ¿cómo logró esta increíble racha de victorias? Parece magia o una trampa, pero realmente es solo física cuántica en acción. Así es cómo funciona. Una computadora normal simula las caras o sellos de una moneda como un bit: un cero o un uno, o una corriente que circula o no dentro del chip de la computadora. Una computadora cuántica es completamente diferente. Un bit cuántico tiene una identidad más fluida, no binaria. Puede existir en una superposición, o una combinación de cero y uno, con cierta probabilidad de ser cero y cierta probabilidad de ser uno. En otras palabras, su identidad está en un espectro. Por ejemplo, puede tener un 70 % de probabilidad de ser cero y un 30 % de probabilidad de ser uno. O puede ser 80-20, o 60-40. Las posibilidades son infinitas. La idea principal aquí es que debemos dejar de lado los valores precisos de cero y uno y dar lugar a cierta incertidumbre. Así que durante el juego, la computadora cuántica crea esta combinación fluida de caras y sellos, cero y uno, de modo que no importa si el jugador lanza o no: la superposición se mantiene intacta. Es como si estuvieran revolviendo una mezcla de dos fluidos. Ya sea que revuelvan o no, los fluidos se mantienen en la mezcla. Pero en su última jugada, la computadora cuántica puede separar el cero y el uno, y recuperar sin problemas la cara de modo que Uds. siempre pierden.

(Risas)

Si piensan que esto es algo extraño, tienen toda la razón. No existen las monedas con una mezcla de cara y sello. No vivimos esta realidad cuántica fluida en nuestra cotidianidad. Así que si los confunde esto de la teoría cuántica no se preocupen que lo están entendiendo.

(Risas)

Pero aun sin experimentar esta rareza cuántica, podemos ver sus efectos reales en acción. Ya han visto los datos. La computadora cuántica ganó porque aprovechó la superposición y la incertidumbre. Estas propiedades cuánticas son poderosas no solo para ganar en juegos de monedas, sino también para construir futuras tecnologías cuánticas. Les daré tres ejemplos de potenciales aplicaciones que podrían cambiar nuestras vidas.

En primer lugar, la incertidumbre cuántica podría usarse para crear claves secretas para cifrar mensajes enviados de una ubicación a otra. Así, los piratas informáticos no podrían copiar las claves a la perfección debido a la incertidumbre cuántica. Tendrían que romper las leyes de la física cuántica para descifrar la clave. Este tipo de cifrado inquebrantable ya está siendo testeado por bancos y otras instituciones en todo el mundo. Hoy, usamos más de 17 mil millones de dispositivos conectados globalmente. Imaginen el impacto que la criptografía cuántica podría tener en el futuro.

En segundo lugar, las tecnologías cuánticas también podrían transformar la atención médica y la medicina. Por ejemplo, el diseño y el análisis de moléculas para el desarrollo de fármacos hoy en día es un problema desafiante, porque calcular y describir exactamente todas las propiedades cuánticas de todos los átomos en una molécula es una tarea computacionalmente difícil, incluso para nuestras súper computadoras. Una computadora cuántica lo podría hacer mejor, porque opera con las mismas propiedades cuánticas que la molécula que tratar simular. Así que las futuras simulaciones cuánticas a gran escala para el desarrollo farmacéutico podrían conducir a tratamientos para enfermedades como el Alzheimer, que afectan a miles de vidas.

Y en tercer lugar, mi aplicación favorita de la cuántica es la teletransportación de información de un lugar a otro sin transmitir físicamente la información. Suena a ciencia ficción, pero es posible porque estas identidades fluidas de las partículas cuánticas pueden enredarse en el espacio y el tiempo de manera que un cambio en una partícula, puede afectar a la otra, y eso crea un canal para la teletransportación. Ya ha sido demostrado en laboratorios de investigación y podría ser parte de un futuro internet cuántico. Aún no tenemos una red cuántica, pero mi equipo está trabajando en estas posibilidades, simulando una red cuántica en una computadora cuántica. Hemos diseñado e implementado algunos nuevos e interesantes protocolos como la teletransportación entre diferentes usuarios en la red, la transmisión eficiente de datos e incluso el voto seguro.

Así que ser física cuántica es muy divertido para mí. Lo recomiendo inmensamente.

(Risas)

Somos exploradores del país de las maravillas cuánticas. Quién sabe qué aplicaciones descubriremos luego. Debemos pisar con cuidado y ser responsables, a medida que construimos nuestro futuro cuántico. Personalmente, no veo la física cuántica como una mera herramienta para construir computadoras cuánticas. Veo las computadoras cuánticas como un medio para explorar los misterios de la naturaleza y revelar más acerca de este mundo oculto más allá de nuestras experiencias. Es increíble que nosotros los humanos, con el acceso relativamente limitado al universo que tenemos, seamos capaces de ver más allá de nuestro horizontes tan solo con la imaginación y el ingenio. Y el universo nos recompensa mostrándonos lo increíblemente interesante y sorprendente que es.

El futuro es fundamentalmente incierto, y eso para mí es ciertamente emocionante.

Gracias.

(Aplausos)