Computación cuántica e inteligencia artificial: 10 cosas que debes saber

En los últimos años, las tecnologías emergentes se han vuelto prominentes. Entre ellos, la computación cuántica tiene un potencial singular para cambiar nuestro mundo al máximo. La computación cuántica ha mostrado evidencia prometedora para acelerar los cálculos heurísticos de una manera increíble. Por lo tanto, aplicar la computación cuántica dentro de soluciones complejas para abordar problemas en el descubrimiento de productos farmacéuticos y materiales, finanzas, aplicaciones de vehículos autónomos, inteligencia artificial y otras áreas tendrá un impacto significativo en nuestras vidas. En particular, la computación cuántica tiene el potencial de magnificar los efectos (tanto positivos como negativos) de muchas aplicaciones de IA.

---

“Creo que la IA puede acelerar la computación cuántica y la computación cuántica puede acelerar la IA”.

– CEO de Google, Sundar Pichai

---

A medida que las organizaciones trabajan para volverse más digitales, tener en cuenta las próximas transformaciones tecnológicas es fundamental para una mejor planificación y estrategia. Gracias a estos avances tecnológicos, las empresas pueden obtener ganancias reales de la computación cuántica. Con eso en mente, exploremos 10 cosas que debe tener en cuenta cuando se trata de los mundos de la computación cuántica y la IA.

1. Principales Características de la Computación Cuántica

En las llamadas computadoras clásicas, los bits se programan como unidades de datos con valores posibles de unos y ceros. En las computadoras cuánticas, las unidades de datos se programan con bits cuánticos:qubits-que puede representar un uno, un cero o una combinación de cero y uno al mismo tiempo.

Una buena analogía es un interruptor de luz, que en las computadoras clásicas puede tener una posición de encendido o apagado. Con qubits en computadoras cuánticas, el interruptor puede tener cualquier espectro de posiciones desde encendido hasta apagado al mismo tiempo. La capacidad física de los qubits pone de manifiesto las dos características principales de la computación cuántica.

• Superposición. Esto se refiere a la capacidad de los qubits de estar activados y desactivados al mismo tiempo, o en algún lugar de un espectro entre los dos. Esta incertidumbre y probabilidad integradas en la unidad de datos hacen que el sistema sea poderoso para resolver ciertos tipos de problemas.
• Entrelazamiento. Esta es la capacidad de los qubits vinculados entre sí para afectar la independencia de los demás, incluso si están físicamente separados. Por lo tanto, si tenemos dos qubits y la posición de uno cambia, el otro se ve afectado incluso si los qubits están separados. Esta característica brinda una poderosa capacidad de mover información a velocidades increíblemente altas.

2. Más rápido y mejor

Las computadoras cuánticas tienen cuatro capacidades fundamentales que las diferencian de las computadoras clásicas actuales:

• La factorización prima que aprovecha los espacios multidimensionales para explorar grandes espacios problemáticos y podría revolucionar el cifrado.
• Optimización mediante la resolución de problemas grandes/complejos con una velocidad sin precedentes.
• Simulación, en la que las computadoras cuánticas modelan problemas complejos de manera efectiva.
• Inteligencia artificial cuántica con mejores algoritmos que son más rápidos y precisos. El equipo de investigación cuántica de IBM descubrió que entrelazar qubits en la computadora cuántica que ejecutó un experimento de clasificación de datos redujo la tasa de error a la mitad en comparación con los qubits no entrelazados.

Las aplicaciones en los negocios abordarán problemas que son complejos. Por ejemplo:

• El desarrollo farmacéutico requiere el modelado de moléculas de sustancias que es notoriamente difícil porque los átomos en las moléculas interactúan con otros átomos de maneras complejas. La propiedad de entrelazamiento heredada de las computadoras cuánticas se presta bastante bien aquí.
• Aprovechar la IA cuántica para acelerar el tiempo y la precisión de los sistemas de entrenamiento, como los de los vehículos autónomos.

Desde servicios financieros, productos farmacéuticos y médicos, atención médica, energía, telecomunicaciones, medios, viajes, logística y seguros, por nombrar algunos, hay una serie de industrias que se beneficiarán significativamente de la computación cuántica.

3. Amplificador de polarización

El efecto amplificador de la computación cuántica va más allá de la velocidad y la precisión. También destaca el sesgo incorporado que existe dentro de los modelos AI/ML. Como tal, las aplicaciones que son vulnerables al sesgo algorítmico (p. ej., en el espacio de selección de empleo, vigilancia, etc.) pueden volverse aún más vulnerables. En otras palabras, la computación cuántica puede tener un efecto secundario negativo magnificador que podría hacer que tales aplicaciones sean demasiado riesgosas para usar sin controles especiales de mitigación. Este es un efecto no deseado que cualquier persona que trabaje con IA/computación cuántica debe reconocer y tener en cuenta en sus soluciones.

4. Mayor complejidad algorítmica, transparencia y explicabilidad

Un problema central actual con la IA es su falta de transparencia y explicabilidad, especialmente cuando se aprovechan algoritmos complejos como el aprendizaje profundo. Si se utiliza un sistema de IA para decisiones que afectan directamente vidas, como decisiones judiciales, beneficios sociales para las comunidades o incluso para decidir quién obtiene un préstamo y a qué tasa, es fundamental que la decisión pueda vincularse a hechos tangibles que no son discriminatorios en la práctica.

Comprensiblemente, la computación cuántica en dichos sistemas de IA aumenta la complejidad que se correlaciona negativamente con la transparencia y la explicabilidad.

5. Un nuevo estándar criptográfico

Un inconveniente clave de esta maravillosa tecnología es su capacidad para descifrar muchas de las defensas utilizadas para proteger Internet y otras aplicaciones críticas. La computación cuántica representa una seria amenaza para los sistemas de ciberseguridad en los que confían prácticamente todas las empresas. La mayoría de las contraseñas de cuentas en línea y las transacciones y comunicaciones seguras de hoy en día están protegidas mediante algoritmos de encriptación como RSA o SSL/TLS. El estándar actual se basa en la complejidad de factorizar números grandes en números primos. Sin embargo, este es un tipo de problema que las computadoras cuánticas son excelentes para resolver. Descifrar una contraseña con nuestros estándares actuales le llevaría 100 años a una computadora clásica, pero se puede lograr en cuestión de segundos con una computadora cuántica. Este impacto va más allá de las contraseñas de cuentas personales: incluye revelar comunicaciones privadas, datos de la empresa e incluso secretos militares. Para contrarrestar esto, el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de EE. UU. (NIST) está encabezando un esfuerzo global para encontrar algoritmos de criptografía poscuántica que sean rápidos y confiables. Dustin Moody, un matemático del NIST que trabaja en el esfuerzo, dijo en una reunión de criptografía de IBM, “Esperamos tener la versión final completamente lista y publicada alrededor de 2024”.

6. No reemplaza a las computadoras actuales

Las computadoras clásicas son mejores en algunas tareas que las computadoras cuánticas (correo electrónico, hojas de cálculo y autoedición, por nombrar algunas aplicaciones). La intención de las computadoras cuánticas es ser una herramienta diferente para resolver diferentes problemas, no reemplazar las computadoras clásicas. Así que sí, todavía tendremos sistemas informáticos como los conocemos, o una versión de ellos como los que conocemos actualmente, en el futuro previsible.

7. Acercándose a la corriente principal

Los avances tecnológicos cuánticos continúan acelerándose, la inversión fluye y las nuevas empresas en el espacio de la computación cuántica continúan multiplicándose. Las grandes empresas tecnológicas como Alibaba, Amazon, IBM, Google y Microsoft ya han lanzado servicios comerciales en la nube de computación cuántica.

Aunque la computación cuántica como concepto ha existido desde principios de la década de 1980, la primera prueba real de que las computadoras cuánticas podían manejar problemas demasiado complicados para las computadoras clásicas se produjo solo a fines de 2019, cuando Google anunció que su computadora cuántica había resuelto tal cálculo en solo 200. segundos. Goldman Sachs anunció recientemente que podría introducir algoritmos cuánticos para cotizar instrumentos financieros en tan solo cinco años. Honeywell prevé que la tecnología cuántica formará una industria de un billón de dólares en las próximas décadas.

La ráfaga de actividad sugiere que los CIO y otros líderes deberían comenzar a formular sus estrategias de computación cuántica, especialmente en industrias, como la farmacéutica, donde el impacto sería significativo.

8. No está a la vuelta de la esquina

Aunque se ha logrado un progreso significativo en la construcción de diferentes sistemas de computación cuántica, no estamos cerca de tener uno en cada organización, y mucho menos en cada hogar. Contradiciendo las nuevas empresas de computación cuántica que han recaudado cientos de millones de dólares, no hay expectativas de que los sistemas de computación cuántica se conviertan en un estándar cotidiano en los próximos cinco años. Este retraso se debe en gran medida a las dificultades que aún persisten, incluidas las dificultades para diseñar, construir y programar sistemas de computación cuántica, incluidos el ruido, las fallas, la pérdida de coherencia cuántica y, por supuesto, el alto precio asociado con los sistemas de computación cuántica.

9. Se necesitan chips semiconductores y talento

La pandemia provocó cambios clave en la forma en que vivimos, incluida la normalización del trabajo desde el hogar, interrupciones en la cadena de suministro y miradas sospechosas para cualquiera que tosa cerca de usted. También destacó la alta demanda pero la baja oferta de chips semiconductores. Desde dispositivos tecnológicos hasta vehículos, el aumento de la demanda ha afectado significativamente los precios al consumidor. Con el advenimiento de las computadoras cuánticas, la demanda solo crecerá aún más, lo que afectará la disponibilidad y el costo de los semiconductores de manera correspondiente. Más allá de las limitaciones de suministro de hardware, todavía no hay suficientes recursos capacitados para respaldar los sistemas de computación cuántica y el ecosistema económico en general.

10. Avances relacionados con la computación cuántica

En los últimos años, la informática ha avanzado de dos maneras principales: los avances en el aprendizaje automático para desarrollar algoritmos que mejoran automáticamente a través de la experiencia y la investigación de computadoras cuánticas que, en teoría, pueden resultar más poderosas que cualquier supercomputadora.

• Memristor cuántico. Los científicos han creado el primer prototipo de un dispositivo conocido como memristor cuántico, que podría ayudar a reunir lo mejor de ambos mundos: combinar la inteligencia artificial con la computación cuántica para obtener capacidades sin precedentes.
• Escalabilidad/Quantum en un chip. ¿Todavía imagina una gran sala llena de artilugios de equipos, monitores para una calidad limpia y personal dedicado para el control de la temperatura cuando piensa en la computación cuántica? Bueno, ponle un poco de salsa y pásame un trago porque los desarrollos recientes ahora tienen computación cuántica en un chip. El trabajo fue encabezado por el trabajo del especialista cuántico con sede en Cambridge, Riverlanes, con la empresa cuántica digital SEEQC, con sede en Nueva York y Londres. El chip de computación cuántica tiene un sistema operativo integrado para el flujo de trabajo y la gestión de qubits.

Con el advenimiento de esta nueva ola de computación, los CIO y los líderes en todas las industrias verticales tienen un deber fiduciario y una oportunidad única de mantenerse al tanto de una nueva tecnología que define el mundo que es la computación cuántica.

Si bien la adopción generalizada y las aplicaciones de la computación cuántica pueden parecer muy lejanas, ahora es el momento para que los MSP y otras empresas tecnológicas comiencen a educarse sobre la tecnología. Cuando los clientes comienzan a escuchar más sobre esto y a hacer preguntas, desea estar listo con las respuestas y el asesoramiento sobre la dirección correcta adaptada a su cliente.

(C) CUMPLIMIENTO