Ordenadores cuánticos, ¿evolución digital?

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Del mismo modo que la máquina de Turing puso los cimientos de la computación clásica y de los computadores modernos, la computación cuántica -basada en la mecánica cuántica, probablemente la rama de la física más compleja de explicar- se plantea como la evolución de la computación que permitirá que los ordenadores hagan cosas hasta ahora imposibles.

El concepto es «sencillo». La física cuántica explica que a nivel «microscópico» cuando nadie observa una partícula, ésta no tiene características definidas y puede presentar todos los valores de las propiedades a la vez -perdónennos los que sí saben de esta disciplina-. Aplicado a la computación, se supone una evolución drástica en la forma en la que se desarrollan desde los equipos hasta sus posibilidades.

Esto, que sobre el papel parece tan complejo como futurista, tiene en D-Wave 2x, un proyecto de la NASA y Google un prototipo real y tiene como objetivo investigar las posibles aplicaciones de esta disciplina en la inteligencia artificial y el aprendizaje automático. Y como toda rama tecnológica revolucionaria, hay también investigaciones más allá de los científico, según The Washington Post la NSA también trabaja en uno de estos modelos para poder descifrar sistemas de seguridad complejos.

Es probable que os hayáis fijado que en el párrafo anterior la palabra «real» aparece en cursiva. El motivo no es otro que, en teoría, los ordenadores cuánticos están en la mente de los científicos. Saben cómo construirlos, cómo han de funcionar e incluso qué programas ejecutar. El problema es que aún no existe ninguno.

El problema es que aún no existe tencología para dominar los fenómenos cuánticos y eso hace que no sea posible -aún- construir una computadora de esta clase. Solo hay prototipos, como el que hemos mentado antes, que son el embrión de algo mucho mayor y que por el momento permiten resolver problemas como las predicciones meteorológicas, búsquedas complejas en bases de datos, etc. Para ello almacenan la información en qubits (que pueden tomar valor 0, 1 o la superposición de ambos).

Esto hace que la velocidad de procesamiento sea mucho mayor que la de cualquier ordenador actual. Cuando se envía un correo electrónico, por ejemplo, una computadora «normal» ha de realizar miles de cálculos que una cuántica realiza más eficazmente. El quid es que hay otros problemas mucho más complejos que por la enorme cantidad de cálculos que requieren ni siquiera las supercomputadoras pueden solucionar. Hay problemas que el ordenador más potente del mundo tardaría la edad del universo en solucionar (unos 13.000 millones de años) y que, en teoría, una computadora cuántica tardaría solo horas en resolver.

Por eso, su construcción puede suponer un salto científico de valor incalculable. Y la verdad es que los expertos son cautos pero optimistas. Pensemos que el primer ordenador, llamado Z1 y que tardó dos años en ensamblarse, tardaba diez segundos en hacer una multiplicación y pesaba una tonelada. Eniac, la primera computadora digital electrónica ocupaba todo el sótano de la Universidad de Pensilvania y era mucho menos potente que cualquier teléfono que llevamos ahora en el bolsillo.

Su construcción no será sencilla, hace falta mejorar la tecnología que los rodea y les permite funcionar. Por ejemplo, los láseres que leen los qubits y envían traducida la información a los ordenadores «normales». Son un nuevo concepto de construcción sin memorias ni discos duros. Solo procesadores construidos con materiales superconductores que almacenan los qubits y los procesan.

Sistemas en los que los qubits se encuentran en el vacío aislados de otras moléculas para trabajar más eficientemente u ordenadores donde la información se enfría a niveles cercanos al cero absoluto y que emplean las cualidades físicas de materiales superconductores para mantener y gestionar la información. No sabemos cómo serán en un futuro. Ni siquiera cuando llegará ese futuro pero sí que marcará un hito en la Historia, en la evolución digital y en la humana.

Alan Turing, el hombre que resolvió el Enigma

Febrero es el mes de los Oscars. Mes en el que -con mayor o menor acierto, no lo debatiremos aquí por falta de conocimientos- la Academia más importante de la industria del cine premia las historias, efectos, actores, etc. más relevantes de los últimos meses. A nosotros, por cercanía, nos ha llamado la atención especialmente una de las obras más nominadas: The Imitation Game, que narra parte de la vida de uno de los mayores genios del siglo XX, Alan Turing y de cómo él y su equipo consiguieron descifrar Enigma, la máquina de encriptación modificada por los nazis que trajo de cabeza a los aliados durante más de la mitad del conflicto bélico.

Turing, el padre de la computación

A veces la persona que nadie imagina capaz de nada es la que hace cosas que nadie imagina. Este mantra se repite tres veces a lo largo del metraje y resume a la perfección la corta vida de Alan Turing. Hijo de Julius Mathison Turing (del cuerpo de funcionarios británicos en la India) y Ethel Turing, nació por expreso deseo de sus padres en Paddington, Londres, en 1912.

Pasó gran parte de su infancia acompañado sólo de su hermano y criado por amigos de sus padres que tenían que volver a la colonia del Imperio para cubrir sus obligaciones laborales. Ya desde su más tierna infancia dejó muestras de su enorme capacidad: aprendió a leer solo en tres semanas y comenzó a demostrar habilidades numéricas impropias de un niño de su edad.

Con 14 años (en la foto aparece con 16) sus padres lo ingresaron en el internado de Sherborne en Dorset donde entabló amistad con Christopher Morcom, primer amor de Turing y, sin duda, una de las personas que más le influyó en su vida. La muerte de Morcom a causa de la tuberculosis bovina supuso un golpe al joven Turing que se volvió ateo y, aunque siguió creyendo en la supervivencia del alma tras la muerte, su concepción de la vida y el universo se volvió mucho más materialista y cientificista.

A los 15 años Turing se desmarcó de sus profesores siendo capaz de resolver problemas muy avanzados sin ni siquiera haber estudiado cálculo elemental en Sherborne y sólo un año más tarde, no sólo descubrió y entendió a Einstein sino que fue capaz de cruzar las críticas de Einstein a las teorías de Newton dos de los mayores genios de la Historia.

Sin embargo, su falta de interés en los estudios clásicos hizo que suspendiera repetidamente algunos exámenes finales y que Turing tuviera que decantarse por el King’s College de Cambridge en vez del Trinity Church, la universidad que deseaba como alma mater. En 1935, con sólo 23 años, y tras recibir la formación de Godfrey Harold Hardy, Turing fue nombrado profesor del College.

Fue solo un año más tarde cuando Alan Turing asombró al mundo. De forma independiente (y a la vez que Alonzo Church, profesor, matemático y lógico de Princeton) el británico resolvió el Entscheidungsproblem, un «reto» de lógica simbólica propuesto en el siglo XVII por Gottfried Leibniz y que busca encontrar un algoritmo general que decida si una fórmula de cálculo de primer orden es un teorema.

Este momento de su vida fue crítico pues a partir de aquel momento el estadounidense se convirtió en el director de tesis de Turing y gracias a sus trabajos conjuntos (que redundaron en su Doctorado en 1938) vieron la luz la máquina de Turing (un dispositivo que manipula símbolos sobre una tira de cinta de acuerdo a unas tablas programables y que puede ser adaptada para simular la lógica de cualquier algoritmo de computador y que es fundamental para explicar las funciones de cualquier CPU actual) y las más complejas máquinas Oracle (hipercomputación), abuelo y padre de La Bombe, una máquina electromecánica que podía romper los códigos de las máquinas Enigma empleadas por los nazis y desencriptar los mensajes de sus operaciones militares.

Al acabar la Segunda Guerra Mundial, aunque la tecnología empleada fue supuestamente destruida (los Gobiernos de Londres y Washington cedieron máquinas Enigma a otros gobiernos de todo el mundo sin decirles que podían desencriptarlas) Turing siguió trabajando con el Laboratorio Nacional del Física en el diseño del primer Motor de Computación Automático. Sin embargo, la falta de recursos y el secretismo que reinaban en las instituciones después de la guerra hizo que Turing se tomara 1947 como año sabático en Cambridge. Durante este tiempo realizó gran parte de su obra sobre inteligencia artificial (se presentó tras su muerte).

A partir de 1948 Turing trabajó para la Universidad de Machester y vio como sus estudios sobre ACE (el proyecto para el LNF) comenzaba a dar sus frutos -aunque nunca se llegó a construir por completo su modelo-. Durante esa época Turing comenzó a crear multitud de programas y estudios en los que analizaba el comportamiento de las computadoras, su concepto de inteligencia y sus posibilidades de desarrollarlas (en vez de crear un computador que simulara la inteligencia de un adulto propuso crear uno que simulara la de un niño y educarlo).

Sus estudios en el campo de la cibernética y la biología matemática no sólo fueron absolutamente revolucionarios para su época sino que pusieron los cimientos de las matemáticas, informática, programación y lógica actuales así como se convirtieron en herramientas fundamentales para la construcción de patrones.

Sin embargo, esta privilegiada mente fue condenada por su homosexualidad (descubierta cuando acudió a la policía porque dos hombres habían entrado en su vivienda, uno resultó ser su amante). Se le imputaron los cargos de «indecencia grave y perversión sexual» (los mismos que a Oscar Wilde medio siglo antes) y se le dio a escoger entre ir a la cárcel o la castración química. Turing, que no se defendió porque consideraba -acertadamente- que no debía disculparse por nada, fue sometido a un tratamiento de hormonas durante un año.

Pocos meses más tarde de ese infierno (que se prolongó algo más de un año) el genio apareció muerto en su vivienda por comer parte de una manzana envenenada con cianuro. Aunque su madre aludió su muerte a lo desordenado que era su hijo cuando almacenaba sustancias químicas, el contexto indicó que se trataba de un suicidio.

El caso, una de las mayores vergüenzas de Gran Bretaña (y de Occidente) durante los últimos siglos ha sido en parte enmendado. En 2001 se descubrió una estatua del matemático en Sackville Park, cerca de la Manchester University. En 2004, cuando se celebraba medio siglo de su muerte, se inauguró el Instituto Alan Turing en la misma universidad así como otros monumentos que conmemoran la vida y obra de una de las mentes más brillantes del último siglo. Desde 1966 la Asociación de Maquinaria Computacional otorga el Premio Turing (considerado el Nobel de su rama) a quienes hayan contribuido de forma trascendental a la computación.

La monarca británica Isabel II, a título póstumo le otorgó el perdón póstumo a propuesta del Ministro de Justicia Chris Grayling después de que 100 eminencias científicas lo solicitaran por escrito en The Daily Telegraph con motivo del primer siglo de su nacimiento.

Los esfuerzos de Turing y su equipo por descifrar enigma y aprender a utilizar (los nazis nunca supieron que habían sido descubiertos) permitieron que la Guerra acabara dos años antes y, según los historiadores, se salvaran más de 14 millones de vidas. Todo un héroe.