Para comprender sus posibilidades de una manera más simple, pongamos que visualizamos una moneda. En un ordenador actual, la moneda puede estar en una de dos posiciones: cara o cruz (estarían representadas por 0 y 1). Sin embargo, en una computadora cuántica, la moneda puede estar en ambos lados al mismo tiempo debido a la superposición.

Si pensamos en un laberinto y la forma de salir de él, una computadora clásica probaría cada camino hasta encontrar la salida. La computadora clásica puede probar todos los caminos a la vez debido a la superposición y entrelazamiento de los qubits.

El teletransporte cuántico se refiere al proceso de transferir el estado cuántico de una partícula, sin mover la partícula misma, a través del fenómeno del entrelazamiento. 

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     ¿Entonces... entrelazamiento = teletransporte?

Este concepto fue demostrado por primera vez en laboratorios de IBM y se validó en 1998, cuando científicos del Instituto Tecnológico de California (EE.UU.) y de la Universidad de Gales (Reino Unido) lograron teletransportar un fotón, la partícula fundamental de la luz, utilizando un cable coaxial. 

En 2012, investigadores de la Universidad de Viena (Austria) y de la Academia Austriaca de Ciencias realizaron una hazaña notable al teletransportar fotones por el aire entre dos islotes de las Islas Canarias. 

Posteriormente, en 2017, físicos en China alcanzaron el teletransporte de un fotón hacia un satélite en órbita a 300 kilómetros de la Tierra. 

Otro importante avance ocurrió en 2020, cuando un equipo de científicos estadounidenses logró teletransportar electrones en lugar de fotones. Los electrones presentan características más estables y pueden mantener su estado cuántico durante mayores períodos de tiempo, lo que podría facilitar futuros teletransportes de partículas más complejas y permitir la transmisión de información cuántica a distancias más largas y con mayor efectividad. Este descubrimiento es relevante porque sugiere que la esencia de la vida se define por la información, no solo por la materia. 

Los átomos que componen nuestro ser son los mismos que los de otros objetos como una roca o una pelota de goma; la diferencia radica en el número y el arreglo de las partículas, los cuales determinan sus interacciones químicas.

Para lograr el teletransporte de seres humanos, sería necesario desarrollar una tecnología capaz de escanear cada parte del cuerpo humano y volver a ensamblarla en un lugar diferente. Esto requeriría un nivel de potencia de cálculo que supera las capacidades de los más potentes superordenadores actuales. Sin embargo, se espera que la próxima generación de ordenadores cuánticos pueda solucionar este reto. 

Además de los desafíos tecnológicos, el teletransporte humano presenta serias cuestiones éticas. Implica la transmisión de información sobre las partículas, pero no de las partículas en sí. Esto genera debates entre científicos sobre si la persona teletransportada seguiría siendo la misma después del proceso. 

Físicos como John Clauser, quien fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 2022 por sus investigaciones sobre el entrelazamiento cuántico, han expresado preocupaciones sobre la posible desaparición de la persona original durante el teletransporte. Clauser ilustra este dilema afirmando: "Imagine que le dicen que si entra en esta caja, cada átomo de su cuerpo será desmantelado, lo que resulta en su muerte. Luego se le informa que un replicante suyo continuará viviendo, tomando su lugar. ¿Entraría en esa caja? Yo definitivamente no lo haría".

En el campo de la ciberseguridad, esta enfrenta amenazas más complejas. Esta realidad pone a prueba constantemente los métodos de encriptación, muchos de los cuales se vuelven obsoletos con el tiempo, lo que añade dificultades adicionales para proteger el activo más valioso de la era moderna: la información. 

Esta transformación presenta numerosas oportunidades en diversas áreas industriales. Su impacto será especialmente significativo, ya que introducirá soluciones de criptografía cuántica y algoritmos postcuánticos que asegurarán la protección robusta de los datos. Esto beneficiará a quienes adopten estas tecnologías, pero representará un grave riesgo para quienes no lo hagan. 

Actualmente, la ciberseguridad se ve afectada por los avances en computación cuántica, con estimaciones de mercado que oscilan entre 45 mil y 131 mil millones de dólares para el año 2040, según la consultora global McKinsey & Company.

Esta novedad promete transformar radicalmente el panorama de la ciberseguridad, superando incluso el impacto previo de la inteligencia artificial. Esto podría hacer que los sistemas de seguridad existentes sean considerados anticuados y requeriría una reevaluación de las estrategias de protección de datos.

Las computadoras cuánticas utilizan algoritmos que operan con probabilidades, lo que significa que no ofrecen respuestas exactas, sino que proporcionan resultados en función de un rango de probabilidad. Esto resulta beneficioso en aplicaciones como la gestión de riesgos y la administración financiera, donde es útil obtener un margen de probabilidades en lugar de una certeza absoluta. 

Las más avanzadas, que cuentan con numerosos qubits, tienen la capacidad de resolver problemas complejos a velocidades superiores a las de las computadoras clásicas. Esta característica pone en riesgo la seguridad de los métodos de cifrado más usados en la actualidad, ya que, con el tiempo, podrían llegar a ser descifrados con facilidad. 

Por ejemplo, los algoritmos criptográficos actuales utilizados en la criptografía de clave pública, como la criptografía de campo finito, la criptografía de curva elíptica y RSA, podrían volverse obsoletos frente a estas nuevas tecnologías. Por otro lado, los algoritmos de cifrado de clave simétrica, como AES, se verían obligados a emplear claves más largas para resistir ataques provenientes de computadoras cuánticas. 

Esto implica que será necesario revisar y adaptar los sistemas que dependen de la criptografía de clave pública, tales como el cifrado de datos en reposo y las firmas digitales, para asegurar su efectividad en un entorno donde la computación cuántica sea predominante.

Actualmente, existen dos tipos fundamentales de cifrado: 

     1. Cifrado simétrico (o de clave secreta).   Este método utiliza una única clave que deben compartir las partes involucradas en la comunicación. Los datos cifrados con esta clave no pueden descifrarse con ninguna otra. Por lo tanto, es vital que la clave simétrica se mantenga en secreto entre ambas partes. 

     2. Cifrado asimétrico (o de clave pública). Este proceso utiliza un par de claves interrelacionadas, una clave pública y otra privada. La clave pública se utiliza para cifrar un mensaje, mientras que la clave privada se utiliza para descifrarlo, asegurando así la protección contra accesos no autorizados.

En el contexto actual, surge una inquietud relevante: ¿Qué sucedería si alguien obtuviera acceso a nuestras cuentas bancarias, historial médico o información personal debido a la falta de seguridad? 

Esta situación representa una enorme amenaza a la privacidad y estabilidad que generalmente consideramos garantizadas. Para abordar este riesgo, organismos como el NIST en Estados Unidos están trabajando en el desarrollo de algoritmos postcuánticos. Estos algoritmos están diseñados para resistir ataques de computadoras cuánticas, asegurando que nuestros sistemas de seguridad puedan protegernos en un futuro donde la computación cuántica se integre en la vida cotidiana.

Arnaud Dufournet, Director de Marketing de The Green Bow, ha afirmado que el primer país que logre avanzar significativamente en el desarrollo de la tecnología cuántica tendrá una ventaja competitiva considerable sobre los demás. De manera similar a la dinámica de las potencias nucleares, se espera que surjan potencias cuánticas que puedan influir en el equilibrio de poder global. Esto resalta la importancia estratégica de la tecnología cuántica en el ámbito internacional.

     ¿Qué es lo que va a cambiar?

     1. Criptografía cuántica: Una nueva era en seguridad. 

Tendrá la capacidad de romper los sistemas de encriptación convencionales, como RSA, en pocos minutos. A la par, ha propiciado el desarrollo de la criptografía cuántica, que se basa en principios de la física cuántica para asegurar comunicaciones completamente invulnerables. 

      2. Avances en química cuántica: Revelaciones moleculares.

Estos ordenadores ofrecen la capacidad de simular interacciones moleculares con una precisión sin precedente. Poseerán el potencial de acelerar el desarrollo de fármacos para enfermedades complejas y la creación de materiales avanzados, como los superconductores de próxima generación. 

     3. Optimización en logística y sector financiero. 

Empresas líderes como Airbus y JPMorgan están investigando el uso de algoritmos cuánticos para mejorar la optimización de rutas de vuelo, carteras de inversión y cadenas de suministro, lo que puede llevar a una reducción de costos y un aumento en la eficiencia operativa. 

     4. Revolución en inteligencia artificial. 

Podría transformar el aprendizaje automático, permitiendo a los modelos de inteligencia artificial procesar grandes volúmenes de datos y aprender de manera más rápida y precisa.

     Pros 

     1. Cálculos más rápidos. La computación cuántica tiene la capacidad de procesar datos con una velocidad hasta 100 veces superior a la de las computadoras digitales tradicionales, según expertos del área. 

     2. Herramienta para simulaciones. Mediante la aplicación de algoritmos, permite generar escenarios hipotéticos que facilitan la previsión de resultados en diversas situaciones potenciales. Esto es particularmente útil en ámbitos como la investigación científica y la planificación estratégica. 

     3. Compatibilidad con inteligencia artificial. La integración de la computación cuántica con la inteligencia artificial optimiza el manejo de grandes volúmenes de información. Esto no solo mejora la eficiencia de los procesos, sino que también aumenta la precisión en el análisis de datos. 

     4. Alto nivel de privacidad. Emplea algoritmos de criptografía avanzada, proporcionando un nivel de seguridad destacado para la protección de datos y, por ende, una mayor privacidad. 

     Contras

     1. Requerimientos de temperatura. Los sistemas cuánticos deben operar a temperaturas extremadamente bajas, alrededor de -240 °C. Mantener estas condiciones representa un reto técnico significativo. 

     2. Necesidad de nuevos algoritmos. A pesar de sus beneficios, la computación cuántica requiere el desarrollo de nuevos algoritmos específicos para cada cálculo, lo que puede resultar en un proceso complejo. 

     3. Acceso limitado. En la actualidad, la tecnología no está disponible de forma generalizada. Su desarrollo se encuentra en progreso y los costos asociados son significativamente altos, lo que restringe su accesibilidad al público.

     Mapa global de la computación cuántica

Estados Unidos, China y Europa se destacan como los principales actores en el avance de esta tecnología, que se fundamenta en los principios de la física cuántica para llevar a cabo cálculos y procesamiento de información.

En España contamos con tres. El primero encuentra en el Instituto de Física de Altas Energías (IFAE) en Barcelona, donde se trabaja en el desarrollo de un ordenador cuántico de 30 qubits para el año 2025. Este ordenador será instalado en el Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS) y en la actualidad cuenta con 5 qubits. 

Galicia, dispone de un ordenador Fujitsu que tiene 32 qubits, operado por el CESGA, así como otro sistema IBM con 127 qubits situado en San Sebastián.