8 de mayo de 2023

IGNACIO CIRAC: “Computación cuántica, presente en nuestras vidas en 10 ó 15 años”

Ignacio Cirac, uno de los mayores expertos mundiales en computación cuántica, nos explica la importancia de esta tecnología para el futuro de la computación.


Ignacio Cirac, Director del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica, y uno de los investigadores más punteros a nivel mundial en quantum computing, Premio Príncipe de Asturias de Investigación Científica y Técnica, participó en el último Future Trends Forum Quantum e inteligencia artificial: la revolución silenciosa, junto con otra treintena de expertos mundiales.

¿Qué es la computación cuántica?

La computación cuántica es tendencia desde que apareció en medios de comunicación de todo el mundo, que Sundar Pichai, CEO de Goolge, afirmaba que habían conseguido la supremacía cuántica: el hito de construir un ordenador cuántico que era capaz de resolver cierto problema de manera muchísimo más rápida que cualquier otro ordenador que existiese, incluido superordenadores.

¿Y qué es un ordenador cuántico?. Pues es un ordenador que opera de acuerdo a las leyes de la física cuántica. La física cuántica es una teoría que conocemos desde hace más de 100 años y que describe el mundo microscópico, como los átomos, las moléculas, los electrones, o los fotones.

Dado que las leyes de la física cuántica que rigen cómo funcionan los ordenadores cuánticos son muy distintas a las leyes de la física clásica, los ordenadores cuánticos se comporten de una manera muy distinta a los ordenadores usuales.

El Dr. Cirac ilustra una de las leyes de la física cuántica -la superposición cuántica– con la paradoja del gato de Schrödinger. La superposición cuántica explica que un sistema físico existe en todos sus posibles estados de forma simultánea, y es en el momento en que se mide, cuando da un resultado que corresponde a solo uno de esos posibles estados.

Lo importante es que esta ley nos da la posibilidad de almacenar información de una manera nueva. En lugar de los bits tradicionales, que pueden tener solo dos valores (cero o uno), hablamos de qubits, que pueden tomar cualquier valor entre 0 y 1 en un continuo de estados cuánticos. Así, las posibilidades de almacenar información son exponencialmente mayores que en un sistema clásico. El Dr. Cirac nos lo ilustra con un dato: si tuviéramos un ordenador cuántico de 300 qubits, tendríamos más estados de información que átomos hay en el universo.

En resumen, los ordenadores cuánticos explotan las nuevas leyes físicas para hacer cálculos de manera distinta y, en algunos casos, muchísimo más rápida. No todos los problemas que queramos resolver con ordenadores se puedan resolver con ordenadores cuánticos; sólo se pueden resolver aquellos en los cuales las leyes de la física cuántica nos permiten tener cierta ventaja con respecto a los ordenadores clásicos.

¿Para qué sirve la computación cuántica?

El Dr. Cirac resumen los ámbitos de aplicación de los ordenadores cuánticos en cuatro grandes áreas:

1.   Problemas concretos como, por ejemplo, los relacionados con la criptografía.

2.   Simulación de materiales y procesos físicos.

3.   Problemas de optimización de procesos.

4.   Análisis de datos, para aplicaciones de aprendizaje automático (machine learning).

En las dos primeras áreas, los ordenadores cuánticos demuestran una ganancia exponencial respecto a los existentes. Por ejemplo, para simulaciones de moléculas con más de 20 electrones, los ordenadores clásicos más potentes no son capaces de recrear la situación y los cuánticos sí serían capaces de hacerlo.

En las dos últimas (optimización y análisis de datos), no existe una ventaja exponencial, aunque para determinados casos, podrían aportar mayor velocidad y precisión.

El Dr. Cirac apunta el paralelismo entre los primeros ordenadores electrónicos de los años 40 del siglo pasado y los actuales ordenadores cuánticos: el fenómeno arranca con muy pocas aplicaciones útiles, estando las más importantes aún por descubrir.

El hardware de quantum computing

Existen distintas tecnologías de base para construir ordenadores cuánticos. Como las siguientes:

1º)Se utilizan átomos, donde se almacena la información en qubits que son iones.

2º)También mediante superconductores -que es la tecnología que utilizan por ejemplo IBM y Goolge- o mediante átomos de Rydberg, donde los qubits son la orbitas de los electrones.

3º)Otras tecnologías cuánticas de base son las basadas en los defectos en diamantes y las basadas en fotones.

Todas estas tecnologías son muy distintas entre ellas y hoy en día no sabemos cuál acabará imponiéndose, nos advierte el Dr. Cirac.

El problema fundamental en todas las tecnologías de base es que se producen errores. Para resolver este problema, existen dos enfoques: corregir los errores o, sacar ventaja de los ordenadores cuánticos a pesar de los errores.

Así, surgen las dos categorías de ordenadores cuánticos de los que se habla en la actualidad:

·        Ordenadores cuánticos escalables -el futuro-

·        Ordenadores cuánticos NISQ (Noisy intermediate-scale quantum) -el presente-

Los ordenadores cuánticos escalables, con corrección de errores, no serán una realidad hasta dentro de 10 o 15 años, ya que, por cada qubit que tiene un ordenador escalable, se necesitan del orden de 1000 qubits para corregir los errores.

Así que hoy en día se trabaja con ordenadores NISQ, donde se trata de ver su utilidad a pesar del ruido. En este sentido, para realizar simulaciones y problemas de materiales, se está demostrando que los NISQ son mejores que los ordenadores clásicos.

Para la resolución de problemas de optimización no está tan claro, ni tampoco para aprendizaje automático, aunque se están realizando avances interesantes para mejorar los procesos de muestreo en aplicaciones de machine learning.

El software de quantum computing

Existen ya aplicaciones, herramientas y lenguajes de programación para quantum computing accesibles desde la nube. El consejo del Dr. Cirac para aquellos profesionales que quieran entrar en el mundo del desarrollo de aplicaciones en quantum computing es aprender lenguajes de alto nivel, como por ejemplo Python.

Para diseñar aplicaciones y algoritmos cuánticos no es necesario saber física cuántica, sino conocer los comandos y aprender a pensar de manera diferente, con lógica cuántica, dice el Dr. Cirac, en la misma línea que dice el también experto del Future Trends Forum, Brian Lenahan, que aboga por enfrentar la resolución de problemas con una actitud de inspiración cuántica, o “quantum inspired”.

Para entrar en el mundo de quantum computing, el Dr. Cirac recomienda formación específica (como la que brinda Qureca, por ejemplo).

“Las aplicaciones de la computación cuántica más importantes están por descubrir”

España y quantum computing

En España hay muchos científicos y emprendedores en computación cuántica. Desde el punto de vista científico y académico, Europa está liderando la investigación en quantum computing con muchos españoles en puestos de responsabilidad.

En cuanto al hardware y al desarrollo de las tecnologías de base, Europa, y en particular España, se encuentran bastante por detrás de EE.UU. y de China.

El Dr. Cirac lo tiene claro: las tecnologías cuánticas van a estar presentes en nuestras vidas en 10 o 15 años. Así que España debería apostar por ocupar un puesto relevante para entonces.

NOTA

Algunas personas todavía no se creen, porque quizás no lo entienden, que los ordenadores cuánticos sean tan rápidos; pues verán, les voy a contar como lo entendí yo la primera vez que oí hablar sobre el tema hace veinte años.

Si una persona está buscando algo o alguien y hay 1000 puertas, tiene que abrir las puertas una por una, hasta encontrar lo que busca,  el ordenador convencional hace lo mismo pero mucho más rápido.

Bueno, pues el ordenador cuántico para hacer el mismo proceso abre todas las puestas a la vez, independientemente del número de puertas a consultar, es decir le da lo mismo buscar tras 1000 puertas que tras un millón, del mismo modo abriría todas las puertas al mismo tiempo. De ahí su velocidad, basada en la física cuántica. 

Fuente: Fundación Bankinter.org

 

LA REVOLUCIÓN DE LOS QUBITS

“A pesar de la incertidumbre en torno a cuándo los ordenadores cuánticos estarán listos a escala, gobiernos y empresas deben actuar ahora, ya que sus riesgos para la seguridad y sus oportunidades de negocio no pueden ignorarse. Este es un momento único en la historia moderna en el que todo el mundo puede prepararse para la tecnología a medida que va tomando forma y madurando”, avisa el informe Estado de la Computación Cuántica, publicado por el Foro Económico Mundial a finales de 2022. ¿Entiende ahora por qué se la compara con el viaje a la Luna de nuestro tiempo?

El experto de Esade detalla: “Se trata de una industria con un potencial disruptivo incalculable, pero de extrema complejidad y muy experimental que requiere un gran ecosistema en el que toda la tecnología, desde el primer tornillo al último cúbit tienen que ser europeos. Si el chip viene de Taiwán ya tienes un problema. Si queremos que Europa sea líder en computación cuántica, toda la cadena de suministro debería ser europea”. De hecho, aunque no lográsemos “convertirnos en líderes, el consorcio de compañías que están trabajando en computación cuántica habrán desarrollado capacidades en mecánica, en óptica, en láseres… en un montón de cosas que ahora el mercado no pide, pero que luego podrá integrar”, añade.

“Las empresas están salivando ante las enormes oportunidades de mercado que podrían abrirse. Por ejemplo, el modelado del transporte de carga en el negocio de la tecnología de baterías podría suponer al menos 5.000 millones de dólares anuales. Las grandes farmacéuticas podrían aplicar la computación cuántica a la estructura y las interacciones de las proteínas, una oportunidad valorada en 200.000 millones de dólares. Las empresas de telecomunicaciones podrían utilizarla para optimizar sus gastos de capital, con un potencial de entre 50.000 y 70.000 millones de dólares. Estas aplicaciones son sólo una pequeña muestra del valor que hay en juego”, señala el informe Aquantum wake-up call for European CEOs de McKinsey.

Ante estas cifras no sorprende que “los países ya estén tomando posiciones, China está apretando el acelerador y parece que ya va por delante de Estados Unidos”, detalla Ferrás. ¿Quiere decir eso que hemos vuelto a llegar tarde a la enésima carrera tecnológica de la historia? Según se mire: aunque las máquinas más potentes y las principales inversiones se concentren en esos dos países, la Unión Europea lidera la producción científica en computación cuántica desde 2010, según el informe de McKinsey.

Frente a las 2.403 investigaciones que la UE ha publicado en este tiempo, la cifra de EEUU es de 1.916 trabajos, seguidos por los 914 de China. Eso sí, por mucho que los europeos “generemos mucha capacidad científica e ingeniera y mucho conocimiento, las políticas se han limitado al laboratorio y no a la industria, y si nadie aglutina esto en un gran proyecto de ingeniería, ese conocimiento no sale de la pizarra”, advierte Ferrás, en referencia a nuestra conocidísima dificultad de traducir las investigaciones en innovaciones reales, especialmente en España.

Aun así, afirma: “La Unión Europea se está poniendo las pilas con planes muy ambiciosos, como los Next Generation, para recuperar el tiempo perdido, y gracias a ellos España va a acoger dos ordenadores cuánticos el Centro de Supercomputación de Barcelona, que también lidera la red europea de computación cuántica, y en el País Vasco se va a instalar otro de IBM”. Y, por si fuera poco, al tratarse de “un campo donde aún no hay ganadores y perdedores, aún hay espacio disponible para crecer”, según explicó la secretaria de Estado de Digitalización e Inteligencia Artificial, Carme Artigas, en el encuentro “Deep tech y soberanía digital” organizado por Retina.

“Dado el potencial revolucionario de las aplicaciones cuánticas en determinadas industrias, nadie quiere encontrarse en una situación en la que su competidor sea de repente capaz de sintetizar nuevos compuestos para fármacos potenciales en días en lugar de años. Invertir en una empresa que desarrolla ordenadores cuánticos o asociarse con ella es básicamente comprar acceso prioritario a la tecnología cuando esté lista”, concluye el informe de McKinsey. Así que no hay excusas para no apostar por la computación cuántica.

“Si perdemos este carro acabaremos en manos de empresas extranjeras a todos los niveles. Perderemos una oportunidad de participar en el nacimiento de esta industria transformadora. Surgirán clústeres de computación cuántica en otras partes del mundo y todo el conocimiento que tenemos aquí nunca se convertirá en empleo ni en crecimiento económico”, concluye Ferrás. O, dicho de forma, si no apostamos fuerte en la carrera por la computación cuántica nunca lograremos revertir la trayectoria de la Unión Europea como paria de la innovación, España incluida. Adiós soberanía, adiós crecimiento, adiós a los futuros inspiradores y brillantes como aquellos por los que lucharon Kennedy y King.

Fuente: El Pais.com

 

LA IMPORTANCIA DEL ORDENADOR CUANTICO EN LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL (IA) 

Como bien sabrán, la inteligencia artificial (IA) se basa en el procesamiento de grandes cantidades de datos, lo que puede ser un proceso lento y costoso en los ordenadores convencionales. La IA se basa en el procesamiento de grandes conjuntos de datos para detectar patrones y hacer predicciones y los ordenadores cuánticos podrían permitir que los algoritmos de IA procesen datos a una escala aún mayor.

Además los ordenadores cuánticos son capaces de resolver problemas irresolubles para ordenadores convencionales lo que podría permitir a la IA abordar problemas aún más complejos, dando así origen a nuevas actualizaciones de versiones IA, tanto chat, procesamiento de imágenes, como también en sistema audiovisual, entre otros. 

En resumen, los ordenadores cuánticos son importantes para la IA porque podrían permitir que los algoritmos de IA procesen grandes conjuntos de datos a una escala aún mayor, realizar tareas complejas más rápidamente y con mayor precisión, y abordar problemas aún más complejos que los ordenadores clásicos no pueden resolver.

Fuente: Info-computer.com

 

LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL PODRÍA IMPACTAR EN  300 MILLONES DE EMPLEOS

La llegada de herramientas de Inteligencia Artificial tan avanzadas como ChatGPT o Bard ha abierto el debate sobre la eticidad que hay detrás, destacando el tema de la amenaza que supone para los puestos de trabajo actuales. De ello, han hablado en un informe de Goldman Sachs, uno de los grupos de banca de inversión y de valores más grande del mundo.

El documento señalaba que podría llegar en breves una "interrupción significativa" que afectase al mercado laboral. Según la firma de inversiones, en Estados Unidos, "de aquellas ocupaciones que están expuestas", un 25-50% de las tareas que realizan actualmente humanos serían llevadas a cabo por IAs.

Los analistas de Goldman Sachs estiman que hasta 300 millones de puestos de trabajo podrían verse afectados en el futuro que cada vez se percibe más próximo. No obstante, se espera que estas herramientas sumen y se encarguen de las tareas repetitivas, para que los empleados puedan realizar otras más complejas.

Según el informe, el uso de la IA podría impulsar el crecimiento de la productividad laboral y, así, permitiría un incremento del PIB mundial de hasta un 7%.

Los trabajos más afectados por la Inteligencia Artificial

Las tareas más propensas a ser automatizadas serían los trabajos de oficina y apoyo administrativo, con un 46%. El segundo puesto sería para el trabajo legal (44%) y el tercero para las tareas repetitivas dentro de la arquitectura y la ingeniería (37%).

Les seguirían los trabajadores de las ciencias biológicas, físicas y sociales, con un 36%; y los de operaciones comerciales y financieras, con un 35%.

Los trabajos menos afectados por la IA

Los que no serán tan vulnerables al cambio serán las tareas del sector de limpieza y mantenimiento de edificios y suelos, con un 1%. El siguiente lugar lo ocuparían los de instalación, mantenimiento y reparación, con un 4%.

Por su parte, los de la construcción y extracción se posicionan como los terceros menos afectados, con un 6%.

Fuente: 20minutos.es


CONCLUSION

La combinación de ambas tecnologías, inteligencia artificial(IA) y ordenador cuántico (quantum computing)  unidas al Big Data y a la ciberseguridad, que con toda probabilidad ocurrirá,  convergerán en un cambio tan radical y disruptivo, que solo podrá compararse con lo que era la vida antes de la aparición de la informática y como fue después. Incluso mucho mayor, pues siendo un mozalbete, ya me acusaban de trabajar en informática para dejar sin trabajo a los demás, a lo que siempre respondía que Japón era la sociedad más informatizada del mundo y no había paro. Y fue verdad,  en comparación con lo que está por venir,  pues la introducción de la informática en la empresa fue paulatina, y apenas generó paro.

Pero esto será distinto. Cuando llegue el momento será como un sunami, y sino estamos debidamente preparados, pasaremos de un día estar trabajando, al día siguiente estar en el PARO, ya que la mayoría de empresas querrán implantar estas tecnologías a la vez, para no quedarse fuera de mercado.

Por tanto, esta nueva adaptación a la sociedad post-cuántica que inevitablemente vendrá, es más que nunca necesaria para casi todos, a excepción entre otros, sectores como, Educación, Sanidad, Cuerpos y Fuerzas de Seguridad del Estado e igualmente profesiones liberales, empleados de limpieza y mantenimiento, ingenieros informáticos y de robótica,....., pero también de la generación de los baby boomers, que después de haber hecho nuestro trabajo, nos apartamos a un lado, pasando el testigo a las nuevas generaciones para que continúen la labor que nosotros iniciamos, por lo cual ya he dicho, existe la imperiosa necesidad de formarse.

Y sí señores, desde el punto de vista laboral, todo depende de la toma de decisiones individual referidas a la formación en nuevas tecnologías, en función de la situación laboral personal prevista a medio plazo.

Todavía quedan unos años, para que llegue ese momento, pero la verdad es que cada vez menos. Y que nadie olvide que adquirir dichos conocimientos, no es automático y requiere meses de formación y entrenamiento, cuando no años. 

Así que, cuando lo estimen oportuno, tocará de nuevo coger los libros y prepararse por el futuro profesional de cada uno, teniendo en cuenta que formarse para técnico en ordenadores cuánticos (programadores) tendría cierta dificultad, claro está, pero no deja de ser un lenguaje de programación, con comandos o instrucciones, aunque adaptando las técnicas empleadas a la lógica cuántica. Pero la formación a nivel de usuario en dichas tecnologías, no debiera tener tanta dificultad, no así para ser un analista en computación cuántica, que teóricamente, el grado de dificultad aumentaría.

Así que, si tienen la oportunidad, a formarse. Nada de miedo y al toro, que el futuro les espera.

Más información

·        Web oficial Qureca quantum computing (computación cuántica, web oficial)

·        Cursos online Qureca (quantum computing (computación cuántica, cursos)

·        Inteligencia Artificial (AI)

·        Cursos y Máster AI

·        Ciberseguridad

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·        Big Data

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·        Analista de datos (Analista Big Data)


En internet hay cursos gratuitos o subvencionados para casi todo. Búsquenlo con un buscador cualquiera. Además, en España existen nuevos ciclos formativos de Formación Profesional al respecto.


IMPORTANTE. Los que no sean técnicos informáticos, ni les interese ser especialistas en las nuevas tecnologías mencionadas, empiecen a pensar a que trabajo querrían reciclarse, si el que tienen ahora estuviese en peligro a medio plazo. Y una vez lo decidan, comiencen a formarse, sin perder tiempo.

 Fuente: Redacción