Desde que las sociedades enfrentaron el reto de contar e inventaron los números (con el maravilloso cero llegado de la India), siempre encontramos mecanismos para manejarlos más rápida y eficientemente. De ahí el nacimiento de la aritmética, más ampliamente las matemáticas... y las computadoras.

Las más antiguas son las computadoras análogas, aparatos mecánicos de apoyo numérico, empezando por la famosa máquina de Anticitera (100 años antes de Cristo para explorar la inmensa bóveda celeste) que se encuentra en Atenas. Y los ábacos chinos, las reglas de cálculo (soy de esa época y las tenía de madera) o los aparatos que suman y restan con palancas.

Hace 70 años aparecieron los primeros rudimentos de las computadoras actuales, digitales o binarias. Su esencia es que en lugar del sistema decimal de la vida diaria (números del 0 al 9) utilizan el sistema binario basado solo en el 0 y el 1, pero con lo cual se puede desarrollar toda la aritmética. Lo interesante es que los circuitos eléctricos, los transistores, pueden calcar esos 2 números: 0 es cuando no pasa electricidad en un nodo del circuito, 1 es cuando sí pasa. Y de esa manera se reproducen los procesos matemáticos con enorme velocidad y eficiencia (quizás ya no nos sorprendemos, pero es maravilloso), pero éxito insuficiente para temas muy complejos.

Hace 60 años también ya se reflexionó alrededor de la posibilidad de usar los componentes más básicos de la materia para realizar cálculos. Por ejemplo, los electrones que giran alrededor de los núcleos y que también pueden reproducir el 0 y el 1: digamos que cuando giran hacia la derecha es 0 y hacia la izquierda es 1, hasta ahí nada nuevo, serían simplemente computadoras binarias. Pero a nivel de esas partículas, se aplica la mecánica cuántica con algunas propiedades realmente sorprendentes, y una de ellas es la llamada “superposición”: las partículas mientras no son observadas pueden estar en el estado 0 (giro a la izquierda) o 1 (a la derecha), pero también todas las combinaciones posibles, por ejemplo, pueden estar un 30 % girando a la izquierda y 70 % a la derecha (¡al mismo tiempo!), y millones más. Y cada uno de esos estados combinados se puede utilizar para hacer cálculos de una manera muy superior. Algunos ilustran este cambio ejemplificando que es como intentar calcular los caminos para salir de un difícil laberinto: la computadora actual calcula por separado y uno tras otro cada uno de los caminos posibles, mientras la computadora cuántica los evalúa todos al mismo tiempo. Así de “sencillo”.

En consecuencia, para problemas complejos (en el sentido de complicado y en el más profundo de complejidad), las computadoras cuánticas podrán enfrentar problemas de optimización como nuevos medicamentos, pronósticos de clima, la toma de riesgos financieros, los procesos metabólicos en el organismo, o tantos de esas naturalezas (ojo, ¡serían muy ineficientes para sumar 100 más 100!). Quizás se requieran unos 15 a 20 años para su funcionamiento más concreto y amplio, porque hay aún muchos problemas por resolver, como ejemplo su dependencia ante cualquier mínimo cambio en el entorno. ¡Pero 15 a 20 años pasan rápido! (O)