Si la computación tradicional nos llevó a la luna, ¿dónde nos puede llevar la cuántica?
John F. Kennedy marcó el objetivo, y Estados Unidos conquistó el espacio solo siete años después y el resultado convirtió al país en líder tecnológico. Pero la computación cuántica se está haciendo esperar
Moonshot no solo significa lanzamiento lunar. Entre los usos coloquiales del término, también se utiliza para designar los proyectos arriesgados, con un poco de locura, que pueden cambiarlo todo o terminar sin un resultado tangible. En todo caso, el esfuerzo merece la pena. En 1962 el presidente de Estados Unidos, John Fitzgerald Kennedy, anunció que en esa década iba a poner un hombre en la luna. Era un moonshot, en el sentido figurado y real. Y funcionó.
50 años después, científicos, gobiernos y empresas de todo el mundo parecen haberse embarcado en otra de esas misiones tan esperanzadoras como inciertas: desarrollar la computación cuántica, que sustituye los bits de la computación binaria –con su dualidad entre el 0 y el 1– por los cúbits, en los que se pueden superponer ambos estados, aumentando drásticamente la capacidad de cálculo. Cuando eso suceda, cambiará para siempre todo lo que hacemos con los ordenadores, que es casi lo mismo que decir todo lo que hacemos.
La analogía, aplicada a la exploración espacial y la astronomía, es tentadora. Si la computación tradicional nos llevó a la luna, ¿hasta dónde nos puede llevar la cuántica? “Con los ordenadores cuánticos estamos en una época similar a la de hace 50 años”, dice Asier Arranz, director del Quantum Community Lab de IBM. “Tenemos unas máquinas grandes y lentas, como entonces, pero esas máquinas nos llevaron a la luna”.
En la década de los 60 del siglo pasado, dos tipos de ordenadores fueron imprescindibles para que la misión lunar tuviese éxito. En tierra, el IBM 360, una de esas unidades que ocupaban una habitación, y que fue decisivo es la parametrización y simulación de la trayectoria de la nave, especialmente en el momento crítico del alunizaje.
El IBM 360, con un peso superior a los 2.000 kilos, no podía ir, evidentemente, a la luna. Lo que sí viajó al satélite terrestre fueron dos unidades de lo que se bautizó como AGC (por Apollo Guidance Computer), ordenadores que hicieron de cerebro de los dos módulos del Apollo XI. Los AGC, con el tamaño de una maleta y un peso de 32 kilos, fueron desarrollados por el MIT.
“Hoy tiene todo un soporte informático, pero entonces confiar un proceso crítico a una máquina era totalmente revolucionario”, explica Juan Antonio Maestro de la Cuerda, profesor de Ingeniería Informática en la Universidad Nebrija. Más concretamente, detalla que el principal avance del IBM 360 fue que marcó el inicio de la compatibilidad entre ordenadores, ya que hasta entonces “cada máquina hablaba un lenguaje distinto, y su programación era un mundo”.
Los AGC, por su parte, introdujeron un concepto revolucionario, que hoy entendemos como computación robusta o tolerante a fallos. Se trata de que la máquina jerarquice las tareas, y que, al mínimo problema, relegue las rutinarias o poco importantes. Es algo hoy fundamental en la gestión, por ejemplo, del tráfico aéreo o las instalaciones nucleares, y salvó del fracaso al Apollo XI, cuando uno de sus radares saturó de datos el sistema y éste estuvo a punto de bloquearse durante el descenso.
Sin esos avances informáticos, provocados por ese moonshot que ordenó Kennedy ante la pujanza soviética en la carrera espacial, el ser humano habría tardado más en pisar la luna. A Miquel Serra-Ricard, astrónomo en el Instituto de Astrofísica de Canarias y administrador del Observatorio del Teide, tampoco le hubiese importado demasiado: “Al final lo de menos fue pisar la luna, pues lo realmente importante fue la creación de inercia brutal de transferencia del conocimiento: en computación, en nuevos materiales, en medicina... Fue una osadía de Estados Unidos, con una inversión de dinero incomparablemente mayor a lo que hoy invierten la Agencia Europea del Espacio y la NASA. Pero todo lo que hubo alrededor del proyecto Apollo es lo que provoca que hoy Estados Unidos sea el líder tecnológico”, asegura.
¿Y ahora?
Si la computación cuántica va a llevar la exploración del espacio a un nuevo nivel, no será a corto plazo. Así lo explica el investigador de Ikerbasque Enrique Solano, que además dirige un grupo de investigación sobre tecnologías cuánticas en la Universidad del País Vasco y es profesor en la Universidad de Shanghái: “La computación cuántica puede ser fundamental para resolver un grave problema aeroespacial como las turbulencias, pero actualmente no hay avances significativos. Podemos ser optimistas, pero no debemos exagerar las expectativas”.
Para Solano, muy sorprendido por la cantidad de inversiones, públicas y privadas, para la investigación cuántica tras trabajar en ella “20 años en la sombra”, habrá que esperar unos cinco años para ver resultados tangibles: “Hasta entonces no empezaremos a resolver problemas con la computación cuántica, y serán problemas del ámbito académico, con pocas aplicaciones por ahora”. La transición de los bits a los cúbits es complicada, y no solamente desde el punto de vista técnico: “La computación convencional es determinista, es 1 o 0, mientras que los principios cuánticos se basan en la incertidumbre”, explica Maestro de la Cuerda, “así que el cambio de paradigma es brutal”.
Al final lo de menos fue pisar la luna, pues lo realmente importante fue la creación de inercia brutal de transferencia del conocimientoMiquel Serra-Ricard, astrónomo en el Instituto de Astrofísica de Canarias y administrador del Observatorio del Teide
Mientras las inversiones en tecnologías cuánticas cuajan -o no-, los astrofísicos siguen investigando apoyándose en la computación, tanto que, explica Serra-Ricard, “hoy es inconcebible pensar en un astrónomo sin un ordenador al lado”. En el Instituto de Astrofísica de Canarias, un centro de referencia mundial, utilizan la potencia computacional para controlar los telescopios, tratar sus imágenes, realizar modelos teóricos sobre choques de galaxia… ¿Si llega la computación cuántica, será una mejora exponencial de vuestras expectativas científicas? “Evidentemente, todo lo que sea potencia computacional nos interesa, pero a los ordenadores cuánticos todavía les queda para ser explotados sin problemas, y no podemos arriesgarnos a experimentar”.
El futuro puede ser muy prometedor, pero para todos los que se dedican al espacio, el periodo 1962-1969 es imbatible. “Nada de lo que hacemos se puede comparar con el proyecto Apollo; me cuenta entender cómo lo lograron”.
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El IBM 360 que, desde tierra, fue básico para el éxito del Apollo XI tenía dos megabytes de memoria principal. En 1969 era algo impresionante. En 2019 un buen portátil ofrece un terabyte de memoria -es decir, más de un millón de megabytes- por menos de 900 euros.
El relato de los que trabajaron al pie del cañón aquellos días de julio de 1969 incide en dificultades que hoy nos sacarían de quicio con cualquier smartphone. Los datos llegaban a la base con un retraso de tres o cuatro segundos, y si querían comunicar algo a los astronautas, tenían que esperar en el mejor de los casos ocho segundos para escuchar su respuesta. Cualquier actualización de la trayectoria del Apollo XI, por pequeña que fuese, tardaba en completarse alrededor de un minuto y medio, simplemente por falta de potencia informática.
