La fama de las computadoras cuánticas aumenta día a día con la promesa de un poder de procesamiento muy rápido. Aunque las computadoras cuánticas aún no han alcanzado su supremacía cuántica, algunas compañías como D-Wave ya han introducido una computadora comercial de recocido cuántico.
La aparición de estas computadoras cuánticas comerciales permitió a los científicos probarlas y usarlas en varios campos. Hemos seleccionado las 10 principales aplicaciones de la computadora cuántica que la gente pensó que ocurrirían en el futuro.
1. Inteligencia artificial avanzada
La inteligencia artificial (IA) es un campo extremadamente candente en las industrias de automatización, informática y robótica. Ya está reemplazando a los trabajadores humanos y ha mejorado significativamente los resultados y resultados. La IA se desarrolló mucho en la última década con el uso de redes neuronales, que es un modelo de aprendizaje automático basado en las neuronas de nuestro cerebro.
Las redes neuronales son un modelo muy poderoso y pueden adaptarse a cualquier patrón de datos. Pueden realizar reconocimiento de imágenes, reconocimiento de voz y copiar el comportamiento humano. Pero la principal dificultad de las redes neuronales es su entrenamiento. El entrenamiento de grandes redes neuronales requiere una gran cantidad de potencia informática y lleva mucho tiempo. Este problema se puede resolver fácilmente usando computadoras cuánticas en lugar de computadoras clásicas. Las computadoras cuánticas pueden reducir significativamente el tiempo para entrenar grandes redes neuronales en conjuntos de datos muy grandes. Por esta razón, Google está invirtiendo en investigación y desarrollo de computadoras cuánticas para acelerar sus algoritmos de IA. Se probaron algunos modelos de redes neuronales en una computadora de recocido cuántico D-Wave y los resultados fueron bastante buenos.
2. Predicción del tiempo
El pronóstico del tiempo es la predicción del clima por adelantado mediante el análisis de las condiciones atmosféricas actuales y del pasado. Es realizado por computadoras clásicas mediante el procesamiento de grandes conjuntos de datos de muchos parámetros meteorológicos. Debido a la precisión limitada de las computadoras y la potencia de cómputo insuficiente, es imposible pronosticar el clima perfectamente con unos pocos días de anticipación.
El problema de la precisión del pronóstico del tiempo se puede mejorar utilizando una computadora cuántica, según lo sugerido por un investigador ruso. Publicó un artículo en 2017 en el que mostró la posibilidad de una mayor precisión mediante el uso de la metodología Dynamic Quantum Clustering (DQC). Afirmó además que DQC puede incluso producir conjuntos de datos para el pronóstico del tiempo que son difíciles de producir en las computadoras clásicas.
3. Simulación de Moléculas
La simulación de moléculas y su comportamiento en diferentes condiciones es muy importante en el campo de la química y la biología. Porque la simulación permite a los químicos y biólogos estudiar moléculas y su interacción sin realizar un experimento real.
Para la simulación de moléculas se utilizan ordenadores clásicos que presentan muchas limitaciones y solo pueden procesar un número limitado de moléculas. Sin embargo, la cuántica puede romper estas limitaciones y permitirá la simulación de moléculas muy complejas en computadoras muy grandes.
La computadora cuántica del chip de siete qubits ya ha sido probada en la simulación de moléculas de hidruro de berilio (BeH 2 ). Por supuesto, es posible que esto no lo impresione, pero piense un poco en la simulación de ejecución de un chip de siete qubits. El poder de la computadora cuántica aumenta enormemente si aumenta solo unos pocos qubits más. El poder de las computadoras cuánticas aumenta exponencialmente con el aumento de cada qubit.
4. Mejor tratamiento del cáncer
El cáncer es una de las enfermedades más mortales del mundo que causa millones de muertes cada año. En una encuesta de la Organización Mundial de la Salud, hubo más de 1,7 millones de muertes causadas solo por cáncer respiratorio en 2016. Se descubrió que la mayoría de las personas que mueren por cáncer reconocen el cáncer en la última etapa. Sin embargo, si el cáncer se reconoce en una etapa temprana, hay muchas posibilidades de recuperarse del cáncer.
Existen varios métodos de tratamiento del cáncer que pueden incluir medicamentos, radioterapia y cirugía. Muchos pacientes son tratados con radioterapia en la que se utilizan radiaciones para destruir las células cancerosas. La radioterapia también puede destruir células y tejidos sanos que rodean la región cancerosa. Para minimizar el daño a las células sanas, el haz de radiación se optimiza para realizar el trabajo. La optimización del haz de radiación se realiza principalmente mediante computadoras clásicas que requieren tiempo para la optimización.
En 2015, los investigadores del Roswell Park Cancer Institute introdujeron una nueva técnica que utilizaba una computadora de recocido cuántico en lugar de una computadora clásica. El resultado del uso de esta nueva computadora fue que el proceso de optimización tomó mucho menos tiempo y adquirió un aumento de velocidad de 3 a 4 veces.
5. Mejores simulaciones biomédicas
Las computadoras cuánticas se pueden usar para simular proteínas y funciones celulares de manera eficiente. Un intento de este tipo para resolver el rompecabezas del plegamiento de proteínas. El intento fue realizado por investigadores de la Universidad de Harvard en 2012 y los resultados fueron exitosos. Utilizaron una computadora de recocido cuántico desarrollada por D-Wave y encontraron la configuración más baja de aminoácidos que no se había encontrado antes. Este fue un gran logro en el modelado del plegamiento de proteínas con una buena precisión. Puede leer más sobre esta simulación en: https://blogs.nature.com/news/2012/08/d-wave-quantum-computer-solves-protein-folding-problem.html
6. Mejores servicios financieros
D-Wave ya ha construido una computadora cuántica comercial que contiene alrededor de 2000 qubits y se llama D-Wave 2000Q. Pero es muy costoso y solo lo utilizan unas pocas organizaciones con fines de investigación. La computadora cuántica de D-Wave también se puede usar para manejar cálculos financieros complejos y problemas de gestión de riesgos. Además, se puede utilizar para comparar y optimizar nuevos modelos financieros y reducir los factores de riesgo globales clave. Sin embargo, para el sistema financiero global, se requerirá una computadora cuántica más poderosa que se encuentra en investigación y desarrollo.
7. Flujo de tráfico mejorado
Los atascos de tráfico son uno de los principales problemas en las ciudades que pueden ocurrir en cualquier momento. La gente suele levantarse temprano en la mañana para llegar antes a la oficina y evitar los atascos. Pero todavía se atascan y muchas veces llegan tarde a la oficina. Google ha estado analizando atascos y congestiones de tráfico para sugerir a sus usuarios la ruta más rápida y clara para llegar al destino.
Volkswagen ha estado tratando de reducir las congestiones y atascos de tráfico controlando y optimizando el flujo de tráfico. Experimentaron en 2017 con una computadora de recocido cuántico para encontrar rutas óptimas para varios automóviles. Han demostrado con éxito el método mediante la optimización de las rutas de 10.000 automóviles en las carreteras de Beijing. Han afirmado que el proceso de optimización es mucho más rápido en una computadora de recocido cuántico que en una computadora clásica.
8. Mejor cobertura de datos móviles
Es posible que haya experimentado muchos lugares en su ciudad donde la recepción de datos móviles o la cobertura satelital es muy mala. El problema de la mala cobertura surge cuando los satélites no pueden cubrir completamente el área. Esto se debe al hecho de que existe una gran cantidad de combinaciones en las alineaciones de satélites. La alineación del satélite debe optimizarse para cubrir la mayor parte del área, que en su mayoría es realizada por computadoras clásicas. Pero es muy difícil procesar todas las combinaciones con computadoras clásicas en poco tiempo.
En un artículo publicado en 2017, se sugirió que la técnica de optimización binaria cuadrática sin restricciones (QUBO) se puede ejecutar en computadoras de recocido cuántico para acelerar el proceso de optimización. Aunque el proceso obtendrá grandes aceleraciones, aún no podrá cubrir todos los puntos de mala cobertura. Pero con una buena optimización, habrá menos posibilidades de puntos de mala cobertura.
9. Computadoras cuánticas para juegos
Muchos jugadores están impresionados con la velocidad de procesamiento que ofrece una computadora cuántica y pueden sentir curiosidad por jugar juegos muy grandes a altas velocidades de cuadros en computadoras cuánticas. Los juegos en computadoras cuánticas pueden ser posibles en el futuro para jugar juegos muy grandes. Actualmente, no es posible jugar grandes juegos porque las computadoras cuánticas no funcionan con los algoritmos de las computadoras clásicas y el hardware no ha alcanzado su supremacía.
Sin embargo, se han desarrollado muchos juegos más pequeños, como Quantum Battleship, para probarlos en computadoras cuánticas. Desarrollar juegos para una computadora cuántica requiere diferentes técnicas de algoritmos y lenguajes de programación. Y este tipo de lenguaje de programación está siendo desarrollado por Microsoft llamado Q#. Este nuevo lenguaje de programación funcionará tanto en computadoras clásicas como en computadoras cuánticas y también aprovechará el hardware de las computadoras cuánticas.
10. Anuncios personalizados efectivos
Todos odiamos los anuncios cuando nos bombardean con ellos, especialmente cuando son irrelevantes para nosotros. Las empresas del mundo gastan miles de millones de dólares cada año para presentar sus productos, pero la mayoría de las veces los anuncios llegan a una persona que los encuentra irrelevantes.
Este problema fue analizado por Recruit Communications y han publicado un artículo de investigación. En este trabajo de investigación, han demostrado cómo el uso de computadoras de recocido cuántico puede ayudar a orientar los anuncios a clientes relevantes y reducir el costo de la publicidad.
