En la computación cuántica, los ordenadores no son lo único difícil de construir. También se necesitan sofisticados algoritmos cuánticos, softwares especializados y adaptados para obtener lo mejor de este tipo de máquinas.

El profesor de la Universidad de Harvard (EE. UU.) (que se va a trasladar a la Universidad de Toronto, Canadá) Alán Aspuru-Guzik ha ganado una reputación impresionante en círculos académicos desarrollando este tipo de algoritmos. Ahora, el investigador está intentando llevar sus algoritmos cuánticos a un mercado más amplio. Aspuru-Guzik, que fue uno de nuestros ganadores de Innovadores menores de 35 de 2010 de MIT Technology Review, es cofundador de una compañía llamada Zapata Computing. La empresa se lanzó la semana pasada con casi 4.600 millones de euros en financiación. El objetivo de Zapata es convertirse una especie de hipermercado de algoritmos cuánticos; un lugar donde que ofrezca una amplia gama de softwares prefabricados que las empresas pueden utilizar para aprovechar la inmensa potencia de procesamiento que los ordenadores cuánticos prometen ofrecer.

Dado que el campo de la computación cuántica es muy reciente, solo un pequeño grupo de expertos es capaz de crear software avanzado que funcione en este tipo de ordenadores, algo que dificulta su implementación en las compañías. Por eso, Zapata quiere que las empresas puedan usar la tecnología sin que necesidad de contratar a un especialista en computación cuántica.

La emoción en torno a los ordenadores cuánticos proviene del hecho de que en lugar de bits digitales (que representan unos o ceros) utilizan "cúbits"; que tienen la capacidad de estar en dos estados (cero y uno) al mismo tiempo, un fenómeno conocido como superposición. Otra cualidad casi mística es el entrelazamiento cuántico, que es la capacidad que tienen los cúbits de influirse mutuamente incluso cuando no están conectados físicamente.

Añadir unos cuantos cúbits de más ofrece un aumento exponencial en el poder computacional de las máquinas cuánticas, que pronto podrán superar incluso a los superordenadores más potentes del mundo en algunas tareas. Esa es la buena noticia; las noticias no tan buenas son que los cúbits tienden a perder su delicado estado cuántico en cuestión de milisegundos. Los cambios en la temperatura, o incluso las vibraciones más pequeñas, también pueden alterarlos e introducir errores en sus cálculos (ver La inminente "supremacía cuántica" de Google necesita otro nombre).

Aquí es donde entran en juego los algoritmos cuánticos; ejecutan un tipo cálculo específico en una máquina cuántica de la manera más rápida y eficiente posible y, a menudo, pueden ayudar a mitigar los errores. "Hay que pensar este proceso como en afinar una guitarra", señala Aspuru-Guzik y añade: "Al igual que afina la guitarra para que sus cuerdas estén en armonía, podemos ajustar varios parámetros hasta que un circuito cuántico esté sintonizado para una aplicación en particular".

Zapata ya negoció una licencia exclusiva con la Universidad Harvard para los algoritmos que Aspuru-Guzik y su equipo desarrollaron allí. El CEO de Zapata, Chris Savoie, dice que el objetivo de la compañía es desarrollar algoritmos para distintos ordenadores, y Aspuru-Guzik y su equipo ya han estado trabajando con grandes fabricantes de hardware cuántico como IBM y Google, así como con otros más pequeños como Rigetti Computing e IonQ. Estas empresas también están trabajando en sus propios algoritmos, pero la opinión es que una mayor innovación de software será buena para este incipiente mercado. "Aquí es donde se tendría que ver una gran cantidad de ideas diferentes para llenar el espacio", menciona el director de Computación Cuántica Experimental de IBM, Jerry Chow.

Si la estrategia de Zapata funciona, la compañía podría terminar con una visión global de cómo se ejecutan sus distintas aplicaciones en una amplia gama de ordenadores cuánticos, lo que le daría una gran ventaja en el mercado. De todas formas, aún no está claro si la computación cuántica marcará una gran diferencia en algunas áreas, como el aprendizaje automático, aunque hay algunos indicios de que sí podría hacerlo. Por lo tanto, crear una cartera amplia y diversa de algoritmos podría llevar bastante tiempo.

A corto plazo, Zapata planea enfocarse en algoritmos para química y materiales. Aspuru-Guzik ha sido pionero en métodos para modelar moléculas, una tarea notoriamente difícil de realizar incluso con las mejores supercomputadoras actuales. Y se cree que los ordenadores cuánticos podrán impulsar esas simulaciones. Eso podría conducir a avances tales como baterías más eficientes y nuevas moléculas emisoras de luz para pantallas. Un equipo de IBM ya utilizó una máquina cuántica para modelar una molécula pequeña de tres átomos, y algunos investigadores están analizando la posibilidad de combinar circuitos cuánticos con redes neuronales para idear nuevas moléculas.

Los patrocinadores financieros de Zapata, que incluyen a Pillar VC y The Engine (un fondo del MIT que invierte en compañías que trabajan en "tecnologías duras"), apuestan a que la computación cuántica acabará teniendo más aplicaciones. Y cuando esto pase, aún habrá muy pocos investigadores capaces de crear los sofisticados algoritmos necesarios. El socio cde The Engine Reed Sturtevant cree que hay "menos de un centenar" de estos investigadores en todo el mundo en la actualidad, y Aspuru-Guzik y cuatro ex iembros de su grupo de investigación, que también se unen a él y a Savoie como cofundadores, se encuentran entre ellos. Si Sturtevant está en lo cierto, el talento de Zapata podría generar un gran salto en sus futuros ingresos.