Computación Cuántica

Willow: el chip cuántico de Google que resuelve en 5′ lo que hoy llevaría 10 cuatrillones de años

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Google presentó su nuevo chip cuántico, que promete resolver en sólo 5 minutos, lo que computadoras actuales tardarían 10 cuatrillones de años en hacerlo.

El nuevo lanzamiento del gigante tecnológico Google es un innovador chip cuántico llamado Willow, que, según la compañía, puede resolver en solo cinco minutos un problema que tomaría 10 cuatrillones de años a las supercomputadoras más rápidas del mundo. Este avance se enmarca en la emergente área de la computación cuántica, que busca aprovechar los principios de la física de partículas para desarrollar computadoras mucho más poderosas que las tradicionales.

El chip Willow incorpora avances clave que, según Google, allanan el camino hacia una computadora cuántica útil a gran escala. Sin embargo, los expertos advierten que, por el momento, este dispositivo sigue siendo principalmente experimental. Esto significa que una computadora cuántica lo suficientemente avanzada para resolver una variedad de problemas prácticos aún está a años de distancia y requerirá inversiones millonarias.

¿Cómo funciona la computación cuántica?

A diferencia de los ordenadores tradicionales, las computadoras cuánticas funcionan bajo las leyes de la mecánica cuántica, lo que les permite resolver problemas mucho más rápidamente al operar con partículas subatómicas en estados de superposición y entrelazamiento. Se espera que estas máquinas puedan acelerar procesos complejos, como el diseño de nuevos medicamentos o la simulación de materiales para baterías, aunque también existen preocupaciones sobre su posible uso malintencionado, como romper sistemas de cifrado.

De hecho, Apple ya ha comenzado a implementar medidas de seguridad “a prueba de cuántica” para proteger las comunicaciones de iMessage ante los avances de la computación cuántica.

El futuro de Willow y la computación cuántica

Hartmut Neven, líder del laboratorio de inteligencia artificial cuántica de Google, describe a Willow como el mejor procesador cuántico construido hasta la fecha. Aunque se prevé que el chip sea útil en ciertas aplicaciones prácticas, Neven señaló que las computadoras cuánticas comerciales capaces de resolver problemas reales no llegarán hasta finales de esta década. Las primeras aplicaciones de este tipo incluirían la simulación de sistemas en los que los efectos cuánticos son cruciales, como la investigación farmacéutica, el desarrollo de baterías más eficientes y la creación de reactores de fusión nuclear.

Uno de los principales desafíos en la computación cuántica es la tasa de error. Cuanto mayor es el número de cúbits en una computadora cuántica, mayor es la posibilidad de que ocurran errores. Sin embargo, los investigadores de Google afirman haber superado este obstáculo con Willow al reducir la tasa de errores en el sistema, lo que representa un gran avance en la corrección de errores cuánticos. Según Neven, este progreso es comparable a mejorar la seguridad de un avión al agregar más motores.

Desafíos por delante

Aunque Willow representa un paso importante hacia una computación cuántica más práctica, expertos como el profesor Alan Woodward, de la Universidad de Surrey, advierten que las computadoras cuánticas no reemplazarán a las tradicionales en todos los aspectos. El rendimiento de Willow se ha probado en problemas diseñados específicamente para resaltar las fortalezas de la computación cuántica, por lo que no se puede hablar aún de un aceleramiento universal frente a las máquinas clásicas.

Además, Google reconoce que, para desarrollar computadoras cuánticas realmente útiles, la tasa de error deberá ser aún mucho menor que la que Willow ha logrado hasta ahora.

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​​Cuánto tiene que invertir una empresa para aplicar computación cuántica a su negocio

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La computación cuántica crecerá más de un 50% en los próximos seis años, alcanzando inversiones de 8.600 millones de dólares en todo el mundo para 2027. Desde Quanvia, empresa especialista en la materia y conformada por talento iberoamericano, impulsan a sus clientes a dar sus primeros pasos en la transformación cuántica, invirtiendo montos muy accesibles y competitivos respecto a otras consultorías tecnológicas disponibles en el mercado.

Mucho se habla de la computación cuántica por estos días y de tecnologías adyacentes como el machine learning, la inteligencia artificial y el IoT. Si bien gran parte de los usuarios ya saben de las implementaciones de estas últimas en el mundo de los negocios, poco se sabe de las potenciales aplicaciones que tiene la informática cuántica para el mundo comercial, y cuál debería ser la inversión inicial que debería hacer una empresa para incorporar esta herramienta de manera práctica.

“Según nuestra experiencia, el mainstream de la industria dedicada al desarrollo de software cuántico solicita, en promedio, 100.000 dólares anuales para construir soluciones cuánticas a la medida para empresas. Nuestra comprensión del ecosistema es más democrática, en donde las empresas pueden iniciar su viaje cuántico con nosotros por una fracción de ese valor considerando mercados emergentes como el latinoamericano. Así también, perseguimos con mucha convicción que los resultados sean tangibles en menos de 6 meses, evitando de esa forma cualquier sensación de hype que ofrece hoy parte de la literatura disponible.”, explica Javier Mancilla, Managing Partner de Quanvia.

La empresa spin-off de la Universidad del País Vasco, tiene como objetivo desarrollar soluciones de computación cuántica aplicables al mercado actual y adquirió recientemente a Nimoy Cognitive Computing, reconocida en Latinoamérica por el desarrollo de soluciones de inteligencia artificial y prototipado utilizando computación cuántica.

Desde Quanvia, ejemplifican 5 beneficios del uso de la computación cuántica a nivel empresarial para graficar su aplicación:

1. Mejora de las predicciones actualmente ejecutadas por modelos de machine learning
A través de la utilización del quantum machine learning se pueden mejorar los resultados de modelos clásicos en distintas áreas, tales como: evaluación de crédito financiero, análisis de fraude, propensión de compra en retail, forecasting, y otros casos en donde el objetivo es predecir un escenario binario (dos clases) o en algunos casos “multiclase”.

“Algunos ejemplos de esto serían la predicción de compra o no compra por parte de un usuario, o caer en default o no para el caso financiero”, comenta Mancilla.

2. Resolución de desafíos complejos que las computadoras clásicas no pueden ejecutar

Esta tecnología permite enfrentar desafíos combinatorios muy complejos para computadoras clásicas, como por ejemplo el “problema de la mochila” que se relaciona a la dificultad de definir cuántos elementos deben entrar en un determinado espacio.

“Estos casos aplican muy bien para transporte y logística, en donde un gran reto  es posicionar y distribuir elementos en containers o bodegas de modo que puedan ser ubicados de manera más eficiente en función de ciertos condicionantes, tales como rentabilidad, distribución, tiempos de entregas, entre otros”, especifica el ejecutivo de Quanvia.

3. Optimización de portafolios financieros

Manejar distintos assets financieros y sus posibles comportamientos puede ser algo extremadamente complejo para computadoras clásicas. Hoy existen soluciones altamente probadas y ventajosas para poder hacer estos análisis paralelizando muchos escenarios y luego encontrando el más adecuado en segundos desde las máquinas cuánticas.

“Hoy algunos bancos, entidades financieras y fintechs, están utilizando esta tecnología para mejorar procesos financieros relacionados especialmente a las carteras de inversión y a la optimización de estas operaciones.  Esto derivaría en una optimización de riesgo en miles, o incluso millones, de portafolios financieros alrededor del mundo”, agregan desde Quanvia.

4. Transporte y logística de distribución inteligente

En el caso del transporte y distribución también se hace presente la dificultad combinatoria mediante la cual hay que decidir cuál es la ruta más eficiente en base a  múltiples variables y restricciones, como pueden ser el tiempo, combustible y distancia. En este sector también hay ventajas comprobadas, especialmente mediante tecnología denominada quantum annealing, en la que el problema a resolver sea encontrar la mejor solución global posible utilizando  el estado de energía más bajo del sistema.

5. Revolución en tecnología médica y gestión de salud

En el mundo de la exploración de nuevos fármacos y biomedicina está presente el beneficio, por ejemplo, de la simulación de moléculas utilizando computadoras cuánticas.

Mediante el uso de un algoritmo determinado, se podrían predecir los efectos de distintos enfoques terapéuticos. La nueva era cuántica podría mejorar en los próximos años el avance del diseño de medicamentos, hasta el punto de proporcionar medicamentos personalizados para grupos de pacientes específicos. 

Según datos de IDC, la computación cuántica crecerá más de un 50% hasta 2027 y  alcanzará los 8.600 millones de dólares en todo el mundo dentro de seis años.

Industrias como la financiera, logística, transporte,  biomedicina, y retail son solo algunas de las más avanzadas en la aplicación de esta tecnología. La investigación y desarrollo en esta materia está en pleno ascenso y su integración y complementación con otras tecnologías es ya una realidad. En vista de las exploraciones que ya están en desarrollo y de las que están por venir, los expertos consideran que estamos al comienzo de una nueva era en la carrera de la evolución y el progreso tecnológico-científico. Esto significa que existe una oportunidad para ubicarse a la cabeza del desarrollo de las tecnologías cuánticas y que cambiarán nuestras vidas y la forma en que las empresas e instituciones ofrecen servicios y soluciones. 

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La computación cuántica podría transformar a las empresas de Latinoamérica

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La empresa Quanvia, que adquirió recientemente a la startup latinoamericana de computación cuántica Nimoy Cognitive Computing, trabaja fuertemente en la aplicación de esta tecnología a las industrias en países como  Chile, Argentina, Perú y México, además de formación para directivos de empresas. Sus clientes están en los sectores financiero, químico, logístico y biomédico. Este año aspiran a crecer más de un 300% en su cifra de negocio y recibir fondos de entre 5 a 10 millones de euros para impulsar esta tecnología.

Durante décadas, la computación cuántica ha sido vista como una tecnología futurista y de ciencia ficción.  Sin embargo, el mundo ha entrado a lo que muchos ya denominan  “la década cuántica”, en donde las empresas comienzan a ver el valor comercial de incorporar a este nuevo paradigma tecnológico para acelerar a niveles sin precedente la potencia de cómputo y hacer más eficientes los modelos de negocio.

La integración de la informática cuántica, junto a otras tecnologías disruptivas como la IA, el Machine Learning, el IoT y la robótica, impulsará esta tecnología de forma significativa en los próximos años.

Mientras que solo el 1% de las empresas presupuestó activamente recursos financieros para la computación cuántica antes de la pandemia, se espera que el 20% lo haga para 2023, según cifras de Gartner.

Pero, ¿qué es la computación cuántica?

La informática cuántica procesa la información codificada en bits cuánticos, también conocidos como qubits. Estos no tienen valores definidos, sino que pueden tener dos valores superpuestos al mismo tiempo. Este mecanismo, combinado con la posibilidad de conectar físicamente los qubits, permite procesar datos de forma paralela mucho más rápido que la computación disponible en la informática convencional.

En las computadoras cuánticas, se utilizan partículas atómicas y subatómicas para almacenar y procesar datos en tiempo récord, sustituyendo a los transistores y semiconductores de las computadoras tradicionales.

Según cifras de IBM, el hardware de computación cuántica se encuentra en una trayectoria para escalar de 127 qubits en 2021 a 1000 qubits para 2023, proyectando una adopción generalizada para 2030. Un dato no menor para entender su concepto de potencia exponencial, es que 280 qubits representan todos los átomos que existen en el planeta tierra.

Esto crea la posibilidad de realizar análisis complejos en segundos para los que los dispositivos tradicionales necesitarían años. Esta potencia puede usarse para hacer modelos más predictivos en la industria de la logística, la banca, el retail, petróleo y gas, logística y biomedicina.

Los desafíos de la computación cuántica en la región

En la carrera por lograr la supremacía cuántica, Estados Unidos, los países asiáticos y Europa llevan la delantera. Pero si bien esta tecnología es incipiente en Latinoamérica, ya existen centros de investigación cuántica locales y cada vez más talento internacional y latino está abocado en acelerar la aplicación de la computación cuántica en la región.  Sin ir más lejos, recientemente Nimoy Cognitive Computing, startup latinoamericana de computación cuántica, fue adquirida por Quanvia, spin-off de la Universidad del País Vasco en España, que tiene como objetivo desarrollar soluciones de computación cuántica aplicables al mercado actual.

“Nuestra expectativa es que en los próximos cinco años habrá un gran abanico de soluciones accesibles que apliquen informática cuántica y que tengan un papel preponderante en las industrias. Es fundamental que las empresas sepan más de esta tecnología para poder aplicarla en sus procesos de transformación digital”, explica Enrique Solano, especialista en computación cuántica y uno de los fundadores de Quanvia.

Solano, es peruano, se doctoró en física en Brasil y ha trabajado como investigador en tecnologías cuánticas e inteligencia artificial en Múnich, Bilbao y Shanghái. Tiene más de 20 años de experiencia en física cuántica y computación cuántica. Ha participado en más de 300 artículos ya publicados en estas áreas interdisciplinarias de investigación. Si bien su trayectoria en el sector es de larga data, concuerda en que esta tecnología encontró su punto más álgido con las transformaciones que surgieron durante la pandemia.

“Ahora las tecnologías cuánticas están en pleno apogeo, pero cuando empecé en los noventa  rechazaban los proyectos si se mencionaba esta tecnología. Nadie creía en ella. Nuestras ideas eran nuevas y no eran apreciadas en ningún sitio. Se consideraba metafísica, algo totalmente especulativo. El punto de inflexión se produjo primero cuando en Canadá apareció la empresa D-Wave y Google entró en escena anunciando grandes inversiones. Le compró un procesador cuántico a la startup canadiense y se comercializó como “la primera computadora cuántica comercial del mundo”. La computadora está ubicada en el Centro de Investigación Ames de la NASA en Mountain View, California, y utiliza un chip superconductor llamado recocido cuántico, que está codificado con un algoritmo adecuado para lidiar con problemas de optimización”, comenta Solano.

Conociendo su aplicación práctica en salud, banca, logística y retail   

Quanvia, ofrece consultoría en tecnologías cuánticas e inteligencia artificial en América Latina en países como Chile, Argentina, Perú y México, además de formación para directivos de empresas. Sus clientes están en los sectores financiero, químico, logístico y biomédico.

“Nos llama especialmente la atención el mundo de la biomedicina por las posibilidades de la cuántica para acelerar todo el proceso de diagnóstico e investigación de nuevos fármacos. Ya hoy en día la mayoría de las medicinas y productos químicos nuevos surgen de algoritmos de inteligencia artificial en los que la geometría y estructura de moléculas han de ser analizados de forma masiva. Con ordenadores convencionales es casi imposible y ahí interviene la cuántica. En Quanvia tenemos ya modelos y algoritmos que pueden aprovechar las empresas. Aspiramos a ser referente mundial en consultoría en computación cuántica”, añade el fundador de Quanvia.

Además estos algoritmos permitirían por ejemplo en una industria como la financiera, crear productos más adaptados a las necesidades de los clientes, reduciendo el tiempo necesario para hacerlos de días a horas. Podría ayudar a los clientes a tomar mejores decisiones sobre sus inversiones y podría significar mejoras  en todo lo relacionado con el riesgo y los estudios financieros. La computación cuántica podría ayudar a reducir los problemas que acechan en las carteras de inversión. 

“En vez de mirar al pasado para analizar lo ocurrido, un ordenador cuántico reaccionaría rápidamente a los entornos cambiantes económicos y tomaría decisiones casi al instante. Incluso hay modelos que lograrían predecir ‘crashes’ financieros, sin embargo, esas operaciones de cálculo no se pueden realizar con ordenadores convencionales porque son muy complicadas”, detallan desde Quanvia.

En el terreno de la logística, la planificación de rutas sería una de las grandes beneficiadas de la implementación de supercomputadoras cuánticas. Permitiría una mejor aplicación de la simulación de almacenes, al analizar todas las opciones de rutas posibles y escoger aquella más eficiente teniendo en cuenta todas las variables. Además, agilizando la simulación de escenarios, se podrían crear cadenas de suministro más resilientes.

Otra aplicación tiene que ver con un servicio de taxis o de transporte de viajeros. Teniendo en cuenta datos como el flujo de tráfico, las horas pico, la densidad de personas, etc., se puede establecer cuáles son los mejores lugares para que los vehículos de transporte puedan dar una respuesta más eficaz. Esto no se puede resolver con un ordenador convencional. Se necesita inteligencia artificial, ‘big data’ y computación cuántica. El conductor dispondría de una app en su móvil que se podría conectar con el ordenador cuántico a través de Internet para recibir la información de una forma sencilla y en tiempo real.

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