Teoría cuántica de la información.

Hoy asistí a una conferencia sobre teoría cuántica de la información impartida por Juan Ignacio Cirac en el paraninfo del edificio histórico de la Universidad de Oviedo. Como todas las conferencias de este tipo, la exposición es puramente divulgativa de forma que permita formarse una idea acerca del tema tratado y sepa a poco para los que quieren oír más. Te motiva, digamos. Y siempre gusta asistir a este tipo de eventos dentro del mundillo e intentar soñar con proyectarse en una figura así en un futuro.

Tras las presentaciones y agradecimientos políticamente correctos, el conferenciante tomó la palabra mencionando ciertos procesos de la mecánica cuántica con los que el oyente no tenía necesariamente que estar familiarizado. No los justificó, evidentemente. Pero sí tocó cosas sin nombrarlas como el principio de incertidumbre, los postulados de medida de la mecánica cuántica, el efecto túnel… Claro, con intención de asombrar, descolocar, dar a entender las diferentes posibilidades que ofrece el mundo microscópico frente a la realidad a la que estamos acostumbrados. Es normal que una persona que no esté familiarizada con el formalismo de la mecánica cuántica, unas nociones al menos, muestre cierto escepticismo ante sucesos como que una partícula pueda pasar a través de “paredes”, estar en dos sitios a la vez, o que al medir cambies necesariamente el estado del sistema.

Con estas nuevas reglas se pueden valer para codificar información de forma totalmente distinta de la forma a la que estamos habituados. La tecnología actual tiende claramente a la miniaturización. La Ley de Moore predice que en menos de dos décadas nos situaremos en el orden atómico. A esas escalas, los efectos cuánticos cobran importancia y es necesario adaptarse a las nuevas condiciones y no sólo eso, aprovecharlas para nuevas aplicaciones.
En la actualidad se intenta construir un ordenador cuántico, aunque no se sabe cuándo se logrará. Para ello se trabaja con iones controlados con láseres. Experimentos complicados y costosos, que aún están a buen trecho de alcanzar su meta.

El bit clásico puede tomar dos posiciones lógicas. Es la unidad sobre la que se codifica la información. El bit cuántico –el llamado qubit- también puede tomar dos estados. Sin embargo, en mecánica cuántica también será un estado cualquier combinación de los dos anteriores con distintos pesos. Esto es, el qubit puede tomar cualquier estado que se identifique con uno de los puntos de la superficie de la esfera de Poincaré que posea en los polos los dos estados propuestos al principio. Lo que ofrece infinidad de posibilidades. Si el bit clásico puede configurarse con un imán, el qubit puede hacerse palpable distinguiendo entre orientaciones del espín de los electrones o polarizando fotones.

Por ejemplo, la criptografía se basa en el problema de factorización de números primos. Emisor y receptor han de hacer una mera multiplicación, pero un posible intruso debería hallar dos números primos que al multiplicarlos dieran el resultado que intercepta antes de poder leer el mensaje. Este problema de factorización de números es un problema de los llamados difíciles, o no polinómicos. Es decir, que al aumentar el tamaño del problema el tiempo que se tardaría en resolverlo en igualdad de medios no aumentaría linealmente, sino que lo hace exponencialmente. Con un ordenador cuántico se podrían resolver problemas de factorización con relativa facilidad. Lo que supondría una revolución en el plano de la criptografía.

Por lo visto, ya se han llevado a cabo varios experimentos de transmisión cuántica y en la actualidad son capaces de emitir información por canales seguros a kilómetros de distancia. En cuanto a comunicación y transmisión cuánticas los logros van mucho más avanzados que en computación. Sin embargo, se seguirá trabajando en ello porque permitirá un avance en cuanto a capacidad de cálculo, mayor capacidad para realizar simulaciones y en consecuencia un avance en el resto de campos de investigación.
Además, sin duda los gobiernos competentes financiarán a esos grupos experimentales para poder ser los primeros en leer y mantener a buen recaudo los mensajes convenientes, enviados y grabados en el pasado. Quién sabe, podemos estar en el umbral de una nueva revolución.