Computadoras cuánticas: una mirada a las tecnologías futuras

Aunque la tecnología de computación cuántica todavía está en su infancia, pueden pasar solo pocos años hasta que altere radicalmente los sistemas basados ​​en TI. Esto incluye aplicaciones de logística, ya que las computadoras cuánticas (QC) permiten resolver tareas combinadas complejas mucho más rápido. En logística, por ejemplo, pueden optimizar la planificación de rutas y los flujos de materiales, pero también búsquedas complejas de bases de datos o procesos de aprendizaje automático con su potencia informática.

Un QC es un tipo de microprocesador completamente nuevo que funciona de acuerdo con las leyes físicas de la mecánica cuántica. Estas leyes describen las propiedades de los estados de la materia a nivel atómico y subatómico. Lejos de ser fácil de entender, la teoría surgió en 1925 y fue desarrollada por varios físicos, incluidos Werner Heisenberg y Erwin Schrödinger. Este último hizo que la teoría fuera algo más fácil de comprender a través de su famoso experimento mental  “Schrödinger’s cat”, cuyos detalles se pueden encontrar en línea.

Qubits desbloquean la nueva potencia informática

Además de un cambio en el hardware, los QC requieren un tipo diferente de TI que utiliza diferentes enfoques matemáticos. Una computadora convencional almacena datos como bits, que pueden asumir uno de dos estados: cero o uno. Cuantos más procesadores tenga una computadora, más rápido podrá realizar cálculos y evaluar sucesivamente las secuencias de bits. El QC almacena datos en bits cuánticos, o qubits. En lugar de limitarse a un solo estado (cero o uno), los qubits pueden asumir ambos estados simultáneamente. Esto se conoce como superposición. Esto significa que el QC puede realizar muchas más operaciones computacionales que una computadora convencional, ya que puede evaluar todas las combinaciones posibles simultáneamente en lugar de secuencialmente. Por ejemplo, un QC con 50 qubits puede asumir simultáneamente 2 a la potencia de 50 —o más de 1 billón— de estados diferentes. Los expertos predicen que dicho control de calidad sería más poderoso que las supercomputadoras de hoy. Hasta ahora, los QC se han operado solo bajo condiciones ambientales estrictamente controladas en centros de datos especialmente diseñados. Lo más importante entre estas condiciones es una temperatura ambiente de menos 273 ° C y salvaguarda contra cualquier tipo de interacción con el mundo exterior. Los sistemas son muy sensibles y susceptibles de error, lo que los hace actualmente inadecuados para un uso comercial generalizado. Pero los QC con 20 qubits, y los QC experimentales con 50, ya están en el mercado como servicios en la nube. Estos se conocen como sistemas de puertas cuánticas (quantum gate) o QC universales. Un ejemplo bien conocido es el IBM Q System One.

Un tipo especial de QC, conocido como sistema de temple cuántico o QC adiabático, es de particular interés para el sector logístico. Estas computadoras y sus procesos son especialmente buenos para resolver problemas de planificación de rutas. Proporcionan una forma diferente de definir los valores de qubit para que estos valores no puedan compararse con los utilizados por los QC universales. Entre los más conocidos se encuentra el sistema D-Wave 2000Q con 2048 qubits fabricados por la compañía canadiense D-Wave. Además de los QC "reales", el temple cuántico también utiliza simulación matemática basada en tecnología de chip convencional. Por ejemplo, Fujitsu ofrece un servicio de computación basado en la nube que utiliza un chip binario especialmente diseñado.

El rendimiento y la practicidad de las computadoras de temple reales y simuladas aún no es lo suficientemente avanzado como para mapear todas las condiciones y restricciones de los problemas de planificación de rutas de DACHSER de una manera que sea práctica y asequible. Pero en los próximos cinco años, podemos esperar que la gama de servicios de temple se expanda y pavimente el camino para lograr un nuevo nivel de calidad y optimización de ruta.