5 minutos para mil autos: el computador cuántico supera su bautismo de fuego en la planta de Ford

El vertiginoso desarrollo de la computación ha dado lugar a sistemas completamente nuevos, capaces de realizar cálculos a velocidades antes inalcanzables. La empresa D-Wave Quantum Inc., con sede en Palo Alto, California, fue la primera en llevar al mercado ordenadores que funcionan basados en efectos cuánticos.

Los ordenadores tradicionales procesan datos mediante transistores de silicio que pueden estar en uno de dos estados: encendido o apagado (1 o 0). En los sistemas cuánticos, la información se almacena en cúbits —bits cuánticos— que, gracias al fenómeno de la superposición, pueden existir en ambos estados al mismo tiempo. Esta propiedad permite explorar múltiples soluciones de un problema en paralelo.

El equipo de D-Wave utiliza un método único de cálculo: el recocido cuántico, llamado así por analogía con el proceso metalúrgico en el que un material se calienta y luego se enfría lentamente para mejorar su estructura. El método convierte un problema de optimización en un modelo físico, donde cada posible solución corresponde a un determinado nivel de energía de los cúbits. El proceso comienza en un estado de alta energía que permite explorar muchas configuraciones diferentes. A medida que la energía disminuye (similar al enfriamiento metalúrgico), el computador cuántico tiende de forma natural al estado más estable —el mínimo global de energía—, que representa la solución óptima del problema original. Gracias a la naturaleza cuántica del proceso, la máquina puede “tunelizar” a través de barreras energéticas, evitando quedar atrapada en mínimos locales, lo cual proporciona una ventaja significativa sobre los algoritmos clásicos de optimización.

Una arquitectura híbrida que combina tecnologías clásicas y cuánticas permite ya aplicar el sistema a tareas prácticas en distintas industrias.

Un ejemplo notable de implementación exitosa lo mostró la planta automotriz Ford Otosan. En una de sus líneas de producción se ensamblan 1500 variantes de vehículos, lo que convierte la organización y supervisión del proceso en una tarea compleja para la dirección. Cada variante requiere una secuencia específica de operaciones y diferentes tiempos de procesamiento en cada estación. A esto se suman múltiples restricciones: la capacidad del taller de carrocería, las particularidades del área de pintura, el rendimiento de la línea de ensamblaje, la disponibilidad de componentes y muchos otros factores.

Los métodos tradicionales de optimización, incluidos algoritmos propietarios y proyectos de código abierto, no lograban resolver un problema de planificación tan complejo. El cálculo de un cronograma de producción óptimo podía tardar entre diez minutos y una hora, lo que ralentizaba notablemente la capacidad de respuesta de la planta ante cambios en el programa de producción. La incorporación del sistema cuántico de D-Wave cambió radicalmente el panorama: el tiempo para elaborar un plan detallado de producción de mil vehículos se redujo a cinco minutos. La tecnología tiene en cuenta todas las restricciones de fabricación y encuentra soluciones realmente óptimas, que permiten aprovechar al máximo los recursos disponibles.

También hay resultados prometedores en el sector farmacéutico. En colaboración con la unidad de investigación de Japan Tobacco (JT), los especialistas de D-Wave desarrollaron un enfoque innovador para el descubrimiento de nuevos compuestos terapéuticos. Los cálculos cuánticos impulsaron el rendimiento de los modelos lingüísticos de gran escala que generan estructuras moleculares de fármacos potenciales.

Gracias a la integración del recocido cuántico en el proceso de aprendizaje automático, los algoritmos mejorados ahora pueden crear moléculas con características significativamente superiores. Las estructuras generadas presentan mayor estabilidad, menor energía y propiedades terapéuticas más pronunciadas en comparación con las incluidas en los conjuntos de datos originales.

Los logros de D-Wave en la industria y la medicina demuestran que la era de la computación cuántica práctica ya ha comenzado. La mayoría de los demás fabricantes aún se encuentran en fases experimentales de laboratorio, pero del destino cuántico ya no podremos escapar. Y, lamentablemente, tampoco de los riesgos que estas máquinas traen consigo…