Computación cuántica a la vista en el futuro del IoT

Published by Telefónica IoT Team IoT General

Los dispositivos conectados, las personas que los utilizan y el entorno que los ampara crecen a ritmos extraordinarios. Para poder mantener este ritmo de crecimiento hay que mirar hacia el futuro. La escalabilidad de la arquitectura digital actual no es suficiente. Las necesidades sobrepasan con creces a las posibilidades. El mundo necesita más capacidad de computación, de cálculo. Esta es la base imprescindible para poder trabajar con la increíble cantidad de conexiones y la masiva aglomeración de datos a las que se enfrenta el IoT. Por suerte, ya hemos encontrado la solución y estamos empezando a explorarla.

Computación cuántica, el cambio necesario

Cuando hablamos de computación cuántica una especie de “misticismo” se cierne sobre el tema de conversación. Por ahora, la computación cuántica es algo no demasiado conocido más allá de círculos concretos. Sin embargo, es gracias a las propiedades cuánticas que la computación está alcanzando soluciones que se mostraban imposibles hasta la fecha. La computación cuántica es un cambio de paradigma y de arquitectura en la construcción de los entornos digitales y de hardware. En la computación “tradicional”, la capacidad se mide por bits, unidades de información que adoptan dos valores posibles: 0 y 1. Sin embargo, en la computación cuántica estos valores, conocidos como qubits, pueden ser de valor 0, 1 y la superposición de estos a la vez. Sin entrar en detalles de funcionamiento, los qubits permiten incrementar increíblemente la capacidad de cálculo y computación.

“Existen un sinfín de problemas que no se pueden solucionar en términos de tiempo humano [con la computación actual]”, explicaba Serguei Beloussov, CEO de Acronis durante el pasado julio, en el IV Congreso Internacional de Computación Cuántica de Moscú. “Nuevos materiales, problemas de ingeniería, inteligencia artificial… gracias a la computación cuántica, estos problemas sí que pueden ser resueltos más rápidamente, lo que es fascinante”. Todo este esfuerzo juega un papel fundamental en otro aspecto, que es la posibilidad de reducir hasta niveles nanométricos los dispositivos de cálculo, ofreciendo más potencia y menor tamaño, ambos en escalas exponenciales. Esto, además, tiene como consecuencia otro hecho importantísimo: un menor consumo de energía. Estos tres pilares son esenciales en la construcción de un mundo conectado, los aspectos más importantes para darle valor al Internet de las Cosas. Y así, las propiedades físicas a nivel cuántico pueden salvar un problema de escalabilidad que nos parecía insuperable. La evolución del IoT puede continuar.

IoT cuántico, el futuro casi aquí

¿Cómo afectará esta tecnología a la evolución del Internet de las Cosas? La inteligencia artificial y el procesamiento del Big Data son cuestiones inherentes a la naturaleza del IoT. En muchas ocasiones, suponen un límite, una barrera a superar. ¿Y si pudiéramos conseguirlo? “Para resolver problemas de redes neuronales con los que trabajar en machine learning, tienes que poder optimizar matemáticamente ciertas funciones con una cantidad enorme de datos”, explicaba John Martinis, director del laboratorio de Computación Cuántica de Google, durante el congreso. “con la computación cuántica queremos explorar una cantidad mayor de parámetros con los que afrontar este tipo de problemas de una manera más eficiente para encontrar mejores soluciones. Estos problemas son perfectos para [ser solucionados por] la computación cuántica”. Gracias a este cambio de paradigma, podemos procesar mayores cantidades de datos, de forma más rápida y eficiente. El resultado es ampliar las posibilidades de los dispositivos conectados, crear nuevos dispositivos y nodos de procesamiento de información así como una mejor transferencia de esta.

Otro ejemplo interesantísimo del “IoT cuántico” es el que se refiere a la seguridad. La mecánica cuántica pone de manifiesto una serie de propiedades que, bien empleadas, permiten crear un entorno de comunicación virtualmente inviolable. Teóricamente, gracias a estas propiedades (el entrelazamiento cuántico, en concreto), se puede crear una comunicación sin ningún tipo de medio de transmisión, por completo instantánea. Esto supone crear un método 100% seguro de comunicación. Otro aspecto importante es el de la encriptación cuántica, algo que ya está poniéndose en práctica. Mientras que los mensajes cifrados pueden ser violados en un tiempo considerable pero asumbile, mediante la supercomputación, la encriptación cuántica, así como la computación asociada a descifrar dichos mensajes convierten este codificado en algo imposible de romper. “La idea de transmitir objetos cuánticos sencillos (como un fotón), como si de señales, en el sentido clásico, se tratase significa que nadie puede robar o destruir la información. Esto se basa en un montón de principios cuánticos de transmisión”, explicaba Alex Fedorov, un jovencísimo doctorando del Centro Ruso de Computación Cuántica, durante el congreso. “Esto se emplea en encriptación o BlockChain, que permite asegurar el buen estado y la permanencia de la información ya que no se puede modificar o captar la información sin que exista en registro de esa acción”.

La encriptación cuántica es una disciplina que se encuentra en estos momentos en auge, ya que permite asegurar la información más allá de lo inimaginable. Como sabemos, en un mundo en el que los ciberataques están en crecimiento, es importantísimo salvaguardar nuestra información. Gracias a la computación cuántica, podremos construir dispositivos más pequeños, eficientes y seguros. Pero no sólo eso. Como decíamos, los objetos inteligentes serán aún más inteligentes. Las Smart Cities alcanzarán cotas jamás imaginadas. La comunicación será aún más rápida; y la gestión de la energía aún más provechosa. Eso sí, todavía queda mucho trabajo que hacer. “El principal problema para la computación cuántica la pérdida de información por decoherencia”, explicaba Martinis. Esto implica que la creación de computadores cuánticos todavía está limitada a cierto número de qubits. “Lo que hemos mostrado esta mañana”, explicaba Beloussov haciendo referencia a uno de los descubrimientos anunciados durante el congreso, “es un computador cuántico de cincuenta y un qubit reales. Hasta ahora sólo se habían conseguido apenas unos diez qubits”. Sin embargo, hacen falta, por el momento, unos cien qubits o más para poder ver estos procesadores implementados en dispositivos cotidianos. “Cuando los tengamos, veremos aplicaciones directas como coches autónomos, wearables o servicios de las Smart Cities que funcionan gracias a la computación cuántica”. Y ya queda menos para convertir ese futuro en presente.

POST IN ENGLISH

Telefónica IoT Team