¿Cuánto consume la computación cuántica? | Las científicas responden | Ciencia

Es complicado responder a la pregunta de titular porque la computación cuántica está aún en desarrollo. Para que te hagas una idea, lo que tenemos por ahora son ordenadores cuánticos pequeños y con muchos errores. Todavía no contamos con un ordenador cuántico tolerante a fallos, es decir, que sea capaz de realizar operaciones en las que confiemos al 100% y que nos permita resolver eficientemente problemas relevantes.Los errores ocurren porque la naturaleza cuántica es muy frágil. Los estados cuánticos consisten en una superposición de estados (por ejemplo, varias posiciones diferentes) y, en el momento en que interaccionan con el medio, pierden dicha superposición, lo que implica que desaparece la información que tenían. Por eso, los sistemas cuánticos que podemos controlar son pequeños y deben estar a muy baja temperatura. El origen del principal gasto energético de la computación cuántica en la actualidad viene de mantener estos sistemas suficientemente fríos, muy próximos al 0 absoluto (cerca de -273ºC) y de sistemas de control que se utilizan para estabilizar los estados cuánticos. Pero lo que es la ejecución de operaciones cuánticas en sí requiere prácticamente la misma energía que un ordenador clásico actual.Aun en estas condiciones, los estados cuánticos siguen siendo frágiles por lo que necesitamos lo que denominamos corrección de errores. Esta corrección de errores se hace añadiendo más cúbits, que son el equivalente cuántico de la computación convencional, de forma que una parte de esos cúbits se utilizan para hacer la corrección de los que están destinados a hacer el cálculo. Necesitas muchos cúbits físicos para que funcione un único cúbit lógico.Más informaciónEn el momento en el que superemos este obstáculo tecnológico, podremos resolver problemas que un ordenador clásico no puede resolver, así que tampoco entonces tendría sentido comparar el gasto energético de uno y otro. Consuma lo que consuma, el cuántico será mucho más eficiente en el sentido de que resolverá problemas imposibles para un ordenador clásico. Si ahora mismo pones un ordenador cuántico a resolver cualquier problema simple, gasta mucho más que el convencional, pero los cuánticos no se van a utilizar para ese tipo de problemas. Sería como si pretendieras utilizar un foco de un estadio de fútbol para iluminar tu salón.A pesar de todas estas consideraciones, sí puedo darte cifras. Un ordenador portátil puede tener una potencia de unos 60 vatios. Y la potencia es proporcional a la energía que gasta. 60 vatios es la típica potencia de una bombilla de filamento de las antiguas. Si miramos los cuánticos, estaría en unos 20 kilovatios, es decir, 20.000 vatios (el número exacto depende de la implementación física, ya que hay varias tecnologías en desarrollo). Esto quiere decir que si yo lo pongo a resolver un problema y tarda una hora, un portátil gastaría 60 vatios-hora de energía y si lo hago en un cuántico, consumiría 20.000 vatios-hora. El cuántico gasta mucho más. Pero, además, en las pruebas que se han hecho, el cuántico tarda mucho más en resolver un problema simple que el ordenador clásico porque el cuántico no está optimizado todavía. Ahora mismo no son nada eficientes, pero llegarán a serlo.Otra cuestión interesante es que, con un ordenador clásico, la capacidad de cálculo aumenta linealmente con el aumento del número de procesadores, es decir, si pones el doble de procesadores, tendrás el doble de capacidad de cálculo. Pero en un ordenador cuántico, la capacidad crece exponencialmente: si tienes cinco cúbits puedes manejar 25 estados, pero con diez cúbits tienes 210. La diferencia es brutal. Para utilizar todo este potencial necesitaremos algoritmos específicos.Para responder a tu pregunta, lo que puedo decirte es que cuando tengamos ordenadores cuánticos optimizados, es decir, tolerantes a errores y con sistemas de refrigeración y control más eficientes, su consumo no va a ser limitante.María José Calderón Prieto es doctora en Ciencias Físicas, investigadora científica en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid del CSIC y directora del Máster Universitario UIMP-CSIC en Tecnologías Cuánticas.Coordinación y redacción: Victoria Toro.Pregunta enviada por Omar Carrillo.Nosotras respondemos es un consultorio científico semanal, patrocinado por el programa L’Oréal-Unesco ‘For Women in Science’ y por Bristol Myers Squibb, que contesta a las dudas de los lectores sobre ciencia y tecnología. Son científicas y tecnólogas, socias de AMIT (Asociación de Mujeres Investigadoras y Tecnólogas), las que responden a esas dudas. Envía tus preguntas a nosotrasrespondemos@gmail.com o por X #nosotrasrespondemos.