El surgimiento de tecnologías cuánticas con aplicaciones en distintas industrias e impactos en la vida cotidiana está dando inicio a una nueva era. ¿Cómo se cruzan con otras tecnologías digitales y cómo impactan a diferentes sectores productivos? ¿Estamos a tiempo en la región para aprovechar las oportunidades de innovación que traen consigo?
Foto de portada: Una vista aumentada de una oblea perteneciente a un computador cuántico de la empresa D-Wave. Crédito: Steve Jurvetson, Menio Park, USA. Febrero 2018.
En los años 40 y 50 del siglo XX, comenzaron a construirse las primeras computadoras de propósito general y los primeros circuitos integrados. Dos décadas más tarde, en los 70, surge Internet, nacen Microsoft y Apple, y comienza una carrera hacia la digitalización, la interconexión de dispositivos y personas, y la globalización a gran escala. Hoy en día, casi medio siglo después del inicio de la era digital, estamos quizás ante el comienzo de una nueva era, la era cuántica, que promete una nueva disrupción tecnológica a todos los niveles.
Tras décadas de investigaciones en el campo de lo “cuántico”, esta nueva era se caracteriza por el surgimiento de tecnologías cuánticas con aplicaciones en distintas industrias e impactos en la vida cotidiana.
Antes de ahondar en el mundo de tecnologías cuánticas, repasemos su fundamento científico. Estas tecnologías se caracterizan por “aprovecharse” de fenómenos o propiedades del mundo microscópico que entendemos y somos capaces de reproducir gracias a la teoría física conocida como Mecánica Cuántica. Esta teoría, nacida entre 1900 y 1930, nos ha mostrado que, en el mundo subatómico, allí donde encontramos partículas como electrones o fotones, ocurren cosas anti-intuitivas, casi mágicas. Por ejemplo, una partícula puede estar en varias posiciones al mismo tiempo –superposición cuántica– o dos partículas tan separadas como se desee pueden estar correlacionadas de manera que, si interaccionamos con una, la otra también cambia instantáneamente –entrelazamiento cuántico-.
Todos estos fenómenos subatómicos pueden ser utilizados para construir tecnología altamente disruptiva, y es posible identificar al menos siete tecnologías cuánticas emergentes que prometen un gran impacto en la sociedad: la computación cuántica, la simulación cuántica, la criptografía cuántica, la óptica cuántica, la metrología cuántica, los relojes atómicos y los sensores cuánticos. Una nueva publicación del BID destaca la oportunidad transversal e interdisciplinar para la transformación digital y el impacto social que se presenta con estas tecnologías.
El impacto de las tecnologías cuánticas
En un artículo reciente, dábamos una idea general del funcionamiento de la computación cuántica. En este blog vamos un paso más allá y exploramos cómo se cruzan con otras tecnologías emergentes y cuál puede ser su impacto en diferentes sectores e industrias productivas.
Quizás debido a que el concepto de “tecnología cuántica” es reciente, tecnologías como el láser o las imágenes por resonancia magnética (IRM), que explotan fenómenos cuánticos y llevan décadas siendo de gran importancia en la medicina, no habían sido bautizadas como cuánticas hasta ahora. Si bien no estamos, por tanto, ante la llegada de las primeras “tecnologías cuánticas”, las tecnologías cuánticas emergentes, que utilizan de manera mucho más directa el potencial del mundo subatómico, están llamadas a tener un impacto mucho mayor.
El interior de una computadora cuántica. IBM Q es la iniciativa de IBM para producir computadores cuánticos comerciales y científcos. Foto: IBM Research
Por un lado, la computación cuántica se presenta como una gran amenaza para la ciberseguridad actual, pues los computadores cuánticos serán capaces de romper toda la criptografía que protege las comunicaciones en Internet o en telefonía, afectando también a tecnologías como blockchain, internet de las cosas y las redes 5G. Expertos estiman que tomará unos 10 años desarrollar computadores cuánticos con ese nivel de robustez pero, una vez se consiga, ninguna comunicación estará a salvo de ser espiada. Agencias de estándares y seguridad estadounidenses como NIST y NSA desaconsejan desde hace más de tres años el uso de los algoritmos y protocolos de criptografía actuales y señalan a la criptografía cuántica como una opción alternativa totalmente segura, aunque requerirá de cambios importantes en hardware e infraestructura para poder ser implementada a gran escala.
Por otro lado, la computación y la simulación cuántica tienen potencial para acelerar el desarrollo de la inteligencia artificial o la robótica, mediante la introducción de algoritmos cuánticos para la resolución de problemas que son muy difíciles de tratar con los algoritmos clásicos y las técnicas actuales. Algunas aplicaciones consisten en alcanzar estadios más avanzados en cuanto a mapeo de expresiones del lenguaje, teoría de juegos, clasificación de imágenes o procesamiento de lenguajes naturales, entre otros.
Procesador cuántico de IBM. La empresa puso a disposición de programadores, investigadores y entusiastas para explorar la computación cuántica usando un procesador cuántico real a través de la nube de IBM. Foto: IBM Research
En cuanto al impacto en diferentes industrias y sectores, ya se están explorando y desarrollando aplicaciones en medicina, genética, energía, finanzas, transporte, meteorología y cambio climático. En medicina, por ejemplo, avances en óptica cuántica ya permiten a un instituto japonés detectar tumores en menos de media hora con técnicas que no son perjudiciales para el cuerpo, mediante el análisis de la emisión y recepción de ondas electromagnéticas.
En farmacología y genética, hoy en día se necesitan años de experimentación y pruebas en laboratorios para poder encontrar medicinas útiles. Con la computación y la simulación cuántica, se espera poder fabricar medicamentos a medida gracias a la capacidad que estos ofrecerán para poder simular la interacción entre sustancias químicas y órganos u organismos a nivel molecular, tarea imposible de abordar con las computadoras actuales. El sector privado ya está realizando movimientos en este campo, y un ejemplo de ello es la alianza formada por 1Qbit (empresa pionera en computación cuántica), Accenture y Biogen para diseñar una aplicación cuántica de comparación molecular con el objetivo de acelerar el desarrollo de medicinas para problemas neurológicos complejos como esclerosis múltiple, Alzheimer, Parkinson o la enfermedad de Lou Gehrig.
En energía y agricultura sostenible encontramos también una aplicación muy prometedora. Actualmente, se emplea entre 1% y 2% de la energía mundial en la fabricación de amoníaco, utilizado ampliamente para el desarrollo de fertilizantes. Esto se debe a que en el proceso es necesario disociar moléculas de nitrógeno, lo que hoy en día solo se puede hacer a altas presiones y temperaturas. Ya se conoce, sin embargo, una enzima derivada del nitrógeno que permitiría fabricar amoníaco con un costo energético residual, reduciendo enormemente el costo energético y por consiguiente el precio de los alimentos. Para poder ser utilizada, es necesario conocer ciertos procesos químicos con más precisión, y computadores cuánticos robustos serían ideales para ello.
La posibilidad de simular crisis financieras, mejorar las predicciones meteorológicas o llegar a poder predecir catástrofes naturales son otras de las muchas aplicaciones que esta nueva era tecnológica promete traer.
Perspectivas en la región
Muchos de los gobiernos de los países más desarrollados están invirtiendo en la investigación y el desarrollo de tecnologías cuánticas. En la cabeza se encuentran China, con un programa nacional de más de 10.000 millones de dólares, que ya ha lanzado un satélite para habilitar telecomunicaciones intercontinentales cuánticamente encriptadas; la Unión Europea, con una inversión de 1200 millones de dólares y Estados Unidos con una inversión de 1300 millones de dólares.
En América Latina y el Caribe no existen países que cuenten con alguna estrategia nacional con fondos específicamente dedicados a programas de investigación y desarrollo de estas tecnologías. En algunos países ni siquiera se cuenta con investigadores de primera línea en estos temas. En otros, como Brasil o Argentina, donde se cuenta con laboratorios capaces de fabricar tecnología cuántica, todavía hace falta un sector privado con conocimiento y capacidad para crear un mercado tecnológico.
Luiz Davilovich, presidente de la Academia Brasileña de Ciencias, y uno de los científicos más reconocidos en la región en el campo de la física cuántica, en una entrevista que nos concedió días atrás, enfatizaba la importancia de crear un ecosistema de startups que empezasen a impulsar el desarrollo de estas tecnologías en Brasil en particular y en la región en general.
En vista de las aplicaciones que ya están en desarrollo y de las que están por venir, muchos expertos consideran que estamos al comienzo de una nueva etapa en la carrera de la evolución y el progreso. Esto significa que existe una oportunidad para colocarse a la cabeza del desarrollo de la tecnología que se viene y que cambiará nuestras vidas. América Latina y el Caribe se quedaron atrás con respecto a otras regiones en la adopción de Internet, y aun hoy la penetración no llega a 70%, lo que supone 20 puntos por debajo de Estados Unidos y Europa. Aún no es tarde para evitar que ocurra lo mismo con las tecnologías cuánticas.
¿Crees que debemos impulsar la investigación y el desarrollo de tecnologías cuánticas en la región? Cuéntanos en los comentarios
Descarga nuestra publicación
Si quieres leer más sobre estas tecnologías y sus aplicaciones, puedes descargar gratuitamente el libro Tecnologías cuánticas: Una oportunidad transversal e interdisciplinar para la transformación digital y el impacto social. El documento se estructura en cuatro secciones independientes que explican en tono divulgativo en qué consisten estas tecnologías, cómo funcionan, de qué manera van a causar ese impacto tanto a nivel tecnológico como a nivel sectorial y qué están haciendo gobiernos y empresas tecnológicas al respecto.
Very interesting read and so many potential possibilities. It seems that R&D is very important in this disruptive area.
Thanks Ken! Indeed.
La gran preocupación como latinoamericana es ver como corremos tras una loca carrera tecnológica, sin todavía subsanar las necesidades más básicas y apremiantes de nuestros países que las padecen desde hace más de 200 años.
Ese es un gran debate, desde luego. Hay dos grandes corrientes de opinión: una dice que hay que centrarse en ir paso a paso para poder avanzar con mayor firmeza y la otra afirma que es conveniente en algunas ocasiones dar un salto y pasar de estar a la cola a estar a la cabeza, pues muchas veces se hacen los esfuerzos para adoptar nuevas tecnologías tarde, cuando estas ya se están quedando obsoletas.
Esta puede ser una manera de ponernos al día, y subirnos al tren tecnológico, con pequeñas empresas que puedan aprovechar la oportunidad, y además, hacer avanzar a sus países de origen, a desarrollarse en la dirección adecuada.
Debemos dejar de lamentarnos, y buscar soluciones ya no viables por canales que quedaron atrás.
A MEQ entrará firma em nossas vidas e certamente nos encaminhará para outros avanços, ajudará na conquista do sistema solar. Chegaremos no transporte físico a distâncias inconcebíveis nos dias de agora.
Mudanças , pequenas e grandes agirão na acomodação social.
Devemos formar grupos para ajustarmos tudo desde agora.
Como todas las anteriores, es muy probable que esta nueva generación de tecnologías sea capaz de cambiar nuestras vidas con aplicaciones que aún ni siquiera concebimos.
Saludos al autor Marcos Allende de un asturiano en la Universidad Francisco Gavidia en El Salvador investigando sobre Economía y Empresa Digital
Luís Lombardero
Muchas gracias por el interés. Un saludo desde Washington DC.
Muy buen artículo y la publicación sobre tecnología cuántica súper claro y entendible.
Fácil de entender y las aplicaciones en diferentes sectores súper didáctica.
Muchas gracias
Muchas gracias a usted por el interés.
¿Visualizas algunas aplicaciones en el campo de la psicología?
Posiblemente en modelización. Uno de los artículos que cito en el paper en el campo de la inteligencia artificial prevé un impacto en procesos relacionados con las ciencias cognitivas. Con una capacidad computacional mucho mayor para poder realizar simulaciones tanto de procesos cognitivos como de modelos sociales, probablemente seamos capaces de realizar estudios muy interesantes en el campo de la psicología.
Sin duda es un tema de gran importancia el cual transformará radicalmente la forma en que vivimos y como usamos la tecnología . Esperemos que los gobiernos de América Latina y el Caribe inviertan un porcentaje prudente para que el talento de personas de estas regiones se de a conocer, además de poder aportar a una mejor calidad de vida.
“Advancing Technology for Humanity”
Desde luego hay mucho talento en la región para ello.
Excelente blog. Me ha gustado, aquí fue donde pude hallar información clara sobre la cuántica
En los paises emergentes la brecha es profinda.
Los lideres de estas naiones tienen una mirada miope, no hay vision de pais, para generar el desarrollo que el tiempo y lo que viene requieren.
Muy interesante tema
El artículo es muy interesante, es una pena que mi país no tenga científicos involucrados en el proyecto, deberían fomentar esto a través de las financiaciones de proyectos que involucren investigaciones científicas de este tipo o apoyar al sector privado si tienen la capacidad financiera e infraestructura para llevar a cabo tales proyectos. He compartido su artículo con mis alumnos de la carrera de Traducción del Campus Gutenberg y haremos un conversatorio sobre el tema la próxima semana.
La Era Cuántica , tiene la mision de salvar a la humanidad , es el nuevo paradigma , ojalá el hombre lo entienda. Exelente material , gracias por compartir.
En tanto se implementen los mecanismos para respetar la privacidad y no se use para lo contrario, veo bien que sea realidad la cimputación cuántica. Caso contrario no.
Idem con tecnologías cuánticas aplicadas a salud y alimentación, que no se expwrimente cin genética sin medir consecuencias
La tecnología siempre es un arma de doble filo. Por eso es muy importante que aquellos que representan y velan por los intereses de sus ciudadanos sean capaces de dominar estas tecnologías y de proponer los principios éticos necesarios para su uso adecuado.
Excelente artículo para comprender la era cuántica y sus implicancias en el futuro.
Saludos desde Perú.
Pocos días atrás, en la búsqueda de aquellos posibles hitos tecnológicos que el futuro próximo podría invitarnos a considerar y con la intención de poner a mis dos PYMES a enfocarse en tal innovación, me encontré con un comentario breve acerca de Tecnologías Cuánticas. Mis empresas trabajan en la innovación aplicada al bienestar de las personas desde la perspectiva de la salud y desarrollamos dispositivos innovadores que permiten al cuerpo humano comunicarse con los recursos de comunicación ya disponibles (sus móviles) con los que médicos y pacientes ya están familiarizados.
Hemos decidido que estos nuevos recursos sean incorporados a nuestro pipeline de dispositivos a desarrollar. Sería para nosotros muy interesante poder contactarnos con Marcos Allende López u otro personal de vuestro equipo de innovación.
Con mucho gusto. Te invito a contactarme a través de Linkedin.
Un saludo
Excelente artículo. Lo enviaré a mis hijas que cursan estudios superiores en química. Gracias.
Considero que definitivamente es un área de I&D que todo pais debe trabajar para lograr su desarrollo social y economico presente y futuro. En el caso de Bolivia, yo he propuesto al Gobierno que esta área debe ser incluida como una división de la Ciudadela de Ciencia y Tecnologia que sera ubicado en la Ciudad de Cochabamba en un futuro muy proximo 2020.
Felicitaciones!!!espero podamos “subirnos” a este tren y salvar a nuestra América Latina. Me gustaría participar. Gracias.
Si es importante que la educación desde la primaria hasta la Universidad evolucione sus contenido temáticos para que se comience a crear esa cultura hacia el manejo de las tecnologías y sobre todo a nivel cuantico. Se impulse a las universidades a investigar acerca de la aplicabilidad de estas tematicas en cada una de las carreras y se incentive a los profesores para estudiar en areas de las tecnologías cuanticas, de esta forma evitaremos volver a crear una brecha tecnologica entre los paises suramericanos y los de norteamerica y los europeos
Muy importante la información. Pienso que la cuántica es la ciencia que desenredará muchos misterios que los seres humanos, por nuestra falta de desarrollo, no hemos podido comprender y por lo tanto solo especulaciones se pueden hacer. Es muy importante promover la ciencia acompañada de implementaciones concretas; es algo en lo que las universidades deben contemplar en sus panes de investigación, innovación y desarrollo de proyectos. Esto encontrará un desarrllo muchomás rápido con la nueva tecnología 5G, que permitirá el manejo de mayor cantidad de variables y su complejidad en tiempos cortos.
Gracias por la nota de la Era Cuántica, estaremos pendiente de sus avances, Saludos.
Sin leerlo aún, gloso de su título el término “promesa”. El contenido del artículo (chequeado a grandes rasgos) apuntaría a probar que la mecánica cuántica pudo haber sido una promesa comenzando el siglo XX pero ahora forma parte de nuestra realidad.
(II) Habiendo leido el artículo, lo considero de alta importancia, sobre todo ACADÉMICA. Desde 2010, aproximadamente, he tenido que resolver un clima refractario a la implantación de métodos cuánticos de aprendizaje y enseñanza, por ejemplo, de teoría económica, lo que ha ido en perjuicio, primero, de los estudiantes y luego de la academia y del país. A manera de ejemplo sobre lo escasamente logrado hasta ahora, invito a revisar mi artículo: Congote Ochoa, B. y Téllez, M. (2017). Cómo mejorar la enseñanza y el aprendizaje de teoría
económica aplicando algunas herramientas cuánticas. Tecnogestión, 14(1).
Seria increíble motivar a los gobiernos a invertir en esta nueva tecnología
Esta era cuántica , estará marcada por largo tiempo, sólo para los países del primer orden , otro caso muy diferente sucedería en nuestras naciones latino americanas , donde muy poco se da la inversión en I+D+I , donde aún se restringe la integración de los profesionales a investigar ,también hay poca interacción con la ciudadanía en CTI, y de la mínima articulación entre la Empresa,Estado y Educación . Quedamos sumidos a esperar que pueden hacer algunos grupos económicos y a las decisiones que vayan adquiriendo muy lentamente nuestros gobernantes. En esta región, existimos demasiados con deseos de participar en este y muchos más proyectos en diferentes áreas el conocimiento.
El desarrollo de la tecnología cuantíca. Tendrá efectos en Colombia de impulsar el desarrollo de la nanoctenología. en invertir El Estodo colombiano en alianzas con el sector privado en desarrollo de la nanotecnología en salud, biotecnología. Consolidaría avances en transformación tecnológica.
Realmente la computacion cuantica ofrece mejoras cualitativas que la distinguen de solo un aumento en la velocidad y capacidad de operacion con respecto a la tecnologia actual. La academia en nuestros paises debe elaborar programas educativos con apoyo internacional para facilitar la adopcion de estas tecnologias y sus diversas aplicaciones. En nuestros paises, aun los profesionales en fisica son escasos, por lo cual hay que ofrecer oportunidades de formacion orientadas hacia la computacion cuantica y sus aplicaciones transversales en otros sectores, especialmente en aquellos con posibilidades de generar empleo de carreras cortas que tendran gran demanda en los proximos años. Si bien la proxima decada puede ser una etapa de transicion, el futuro sera la conversion hacia la computacion cuantica por el valor intrinseco que posee, cuyas diversas aplicaciones en este momento son tan solo un pequeño atisbo. Es importante para la region Latinoamericana y El Caribe incursionar en este campo de forma planificada y mostrar las oportunidades existentes para el sector privado de generar inversiones con socios de paises desarrollados. Internamente los paises mas adelantados en este campo: Brasil, Mexico, Argentina deben liderar la creacion de espacios para coordinar el avance de las regiones mas atrasadas en esta disrrupcion tecnologica, hay que evitar la creacion de una nueva brecha de atraso en nuestros paises.Existe una oportunidad unica para apoyar el desarrollo sostenible a traves de la accion conjunta de todos los organismos financieros regionales y subregionales..
Interesante reflexion. Pero no podemos quedar relegados en la ciencia y la tecnologia.
La tecnología cuantica ofrece la oportunidad de lograr grandes avances para encontrar soluciones a problemas que afectan la humanidad actualemente y se han vuelto graves amenazas para la supervivencia de la especie humana; por ejemplo el cambio climatico; enfermedades como el alzheimer. Estas tecnologías prometen soluciones muy alentadoras; pero como siempre es muy lamentable que America Latina y el Caribe este muy rezagadas en la exploración de estos nuevos campos. Debemos buscar nuestra oportunidad en el desarrollo mundial de esta área .
Hola Marcos. Felicitaciones. Gran articulo y mas + el libro que regalan para compartir el conocimiento. Soy docente e investigador sobre temas de transporte y operaciòn portuaria y dentro de mis planes esta hacer un doctorado y espero aplicar la computaciòn cuantìca al descargue y cargue de buques. Gran referente y queda uno actualizado. Felicitaciones.
Primero que todo, la física mecánica cuántica ya es una realidad hace tiempo.
También, algo que aquí no se dice, es que lo primero que buscan las grandes potencias en esta área de la física, es en la TECNOLOGÍA MILITAR, sin duda USA, China, Europa, están en esto ya hace años en esta física y sus aplicaciones en la industria militar.
Luces y sombras, como todo.
Aún hay millones de hambrientos y sin agua potable en el mundo.
Que paradoja.