Comprender la industria cuántica
La industria cuántica, aunque todavía está en su infancia, tiene el potencial de tener impactos significativos en la tecnología y la sociedad. La computación cuántica (QC), una de las aplicaciones de las que más se habla, puede revolucionar muchos campos, como el aprendizaje automático (ML) y la criptografía. Estas computadoras, aprovechando los principios de la mecánica cuántica, prometen procesar cálculos complejos a velocidades inalcanzables por las computadoras clásicas. Sin embargo, es importante tener en cuenta que aún faltan varios años para aplicaciones prácticas y generalizadas, ya que la tecnología se encuentra en sus primeras etapas de desarrollo.
En 2023, el mercado de la tecnología cuántica, incluida la computación cuántica, atrajo más de mil millones de dólares en nuevo capital privado a través de solo 80 rondas de financiación divulgadas, lo que indica un creciente interés en el sector. Esta distribución de la inversión enfatiza diferentes aspectos de la industria cuántica: el 48 por ciento de la inversión total se destina a componentes de hardware de computación cuántica, el 18 por ciento a computadoras cuánticas y el 22 por ciento a sensores e imágenes cuánticas. La computación cuántica representa el 6% de la inversión en desarrollo de software. Estas cifras ilustran la complejidad y diversidad del mercado de la tecnología cuántica.
En general, si bien la industria cuántica promete grandes avances en diversos campos, es importante comprender que estas tecnologías aún están en su infancia. Su impacto total en la tecnología y la sociedad se revelará durante muchos años a medida que continúen la investigación y el desarrollo.
Aplicaciones de la tecnología cuántica
La tecnología cuántica ofrece un potencial significativo para la innovación en una variedad de campos, incluidos la informática, las comunicaciones y la detección. La computación cuántica, que utiliza qubits, ofrece una enorme potencia de procesamiento, muy por encima de la computación convencional. Este salto tecnológico ha atraído el interés de grandes empresas y gobiernos, como lo demuestra el hecho de que Sycamore de Google lograra la «supremacía cuántica» en 2019 y otros hitos desde entonces.
Sin embargo, persisten los desafíos en hardware, corrección de errores y sistemas escalables. Sin embargo, la computación cuántica está preparada para impulsar importantes cambios en la industria y exige la atención de empresas y profesionales para aprovechar su impacto futuro. La pila de tecnología para la computación cuántica incluye varias capas, incluido el acceso a dispositivos cuánticos a través de interfaces de usuario final, unidades de procesamiento cuántico (QPU) que utilizan múltiples operaciones de qubit y la superposición de compiladores cuánticos e interfaces de aplicaciones. El hardware y el software de control son fundamentales para los dispositivos cuánticos. Además de los procesadores cuánticos, la pila también incluye unidades de procesamiento clásicas (CPU) y unidades de procesamiento gráfico (GPU).
En la comunicación cuántica están surgiendo conceptos como el de Internet cuántico. Esta tecnología podría ofrecer potencialmente niveles de seguridad sin precedentes mediante el uso de criptografía cuántica para crear un cifrado extraordinario. Sin embargo, al igual que ocurre con la informática, estos son los primeros días y la realización práctica de una Internet cuántica es un objetivo a largo plazo.
Sin embargo, también desafía los métodos de cifrado existentes. La comunicación cuántica, aprovechando la distribución de claves cuánticas (QKD), puede aumentar potencialmente la seguridad. Mientras tanto, la detección cuántica podría revolucionar campos como las imágenes médicas y la navegación. Estas tecnologías, aunque prometedoras, aún no se han implementado plenamente y enfrentan obstáculos como altos costos y complicaciones técnicas.
Otra área donde la tecnología cuántica podría tener implicaciones de gran alcance es en las aplicaciones de detección cuántica, como las imágenes médicas avanzadas, que podrían mejorar enormemente la tecnología de diagnóstico ofreciendo mayor precisión y sensibilidad. Sin embargo, estas tecnologías aún están en desarrollo y aún no están listas para un uso clínico generalizado.
El impacto de Quantum en las industrias
La tecnología cuántica, a la vanguardia de las tendencias de la ingeniería pesada, promete una transformación de la industria. Se encuentra en etapas iniciales de desarrollo, pero su potencial abarca desde revolucionar el desarrollo de materiales y la exploración de recursos naturales hasta mejorar la seguridad.
La computación cuántica se destaca particularmente por sus capacidades avanzadas de simulación y cálculos de optimización, que respaldan campos como la logística, las finanzas y el transporte. También tiene implicaciones para la ciberseguridad, con la capacidad de romper y fortalecer los métodos de cifrado. A medida que las industrias y los gobiernos invierten y exploran sus aplicaciones, el papel de la tecnología cuántica en la innovación futura se vuelve cada vez más importante.
La inversión se distribuye en varios componentes de hardware, incluidos refrigeradores de dilución, cámaras de vacío y cables coaxiales. Las interfaces de software cuántico y las ofertas de computación cuántica como servicio (QCaaS) son inversiones importantes. Para 2023, se habrán logrado inversiones en diversos métodos de qubit, con el silicio (38%), la fotónica (27%) y los átomos neutros (20%) a la cabeza. La inversión privada en unidades de procesamiento cuántico (QPU) varía según la modalidad, lo que indica la naturaleza del crecimiento del sector.
Retos y limitaciones de la industria cuántica
La computación cuántica ha logrado avances impresionantes, pero enfrenta desafíos importantes antes de que pueda implementarse ampliamente. Estos incluyen la gestión de la decoherencia de qubits, el desarrollo de técnicas de corrección de errores, la escalabilidad, el desarrollo de hardware y software, la interfaz con computadoras clásicas, el establecimiento de estándares y protocolos, el desarrollo de una fuerza laboral capacitada y los altos costos. A pesar de estas barreras, la investigación y la inversión en curso sugieren pequeños avances y esfuerzos concertados en todos los sectores para superar gradualmente estas barreras.
El panorama inversor en la industria cuántica es diverso, con una gama de inversores que incluye capital de riesgo, capital de riesgo corporativo y oficinas gubernamentales. Están surgiendo ciertos campos de especialización e inversionistas persistentes, con un enfoque particular en proyectos en etapa inicial en física profunda y tecnologías cuánticas. La inversión no se limita al capital privado, sino que también incluye importantes fondos gubernamentales e inversiones corporativas.
¿Qué le depara el futuro a la industria cuántica?
La mayoría de los expertos de la industria esperan avances significativos en la computación cuántica durante la próxima década, especialmente en el logro de ventajas cuánticas sobre la computación convencional para aplicaciones específicas. Sin embargo, no existe un consenso claro sobre qué tecnología qubit dominará. Las computadoras cuánticas basadas en puertas se consideran las más prometedoras, pero otros tipos siguen siendo competitivos. Se espera que el ritmo de desarrollo alcance niveles operativos en la década de 2030, pero su disponibilidad comercial generalizada sigue siendo incierta. Factores como la disponibilidad de recursos y el clima geopolítico son importantes para dar forma al futuro de la computación cuántica, con posibles implicaciones para el desarrollo y la cooperación internacional. El panorama de la computación cuántica todavía está evolucionando, con incertidumbre en torno a la madurez de la tecnología y la estabilidad geopolítica.
A pesar de una disminución de la inversión privada en 2023, volviendo a los niveles de 2019/2020, el sector sigue siendo fuerte. Las iniciativas y la financiación gubernamentales son importantes para el sector de la tecnología cuántica, y más de 33 gobiernos tienen iniciativas de tecnología cuántica en marcha. Las perspectivas futuras sugieren un interés continuo en las tecnologías cuánticas, con esperanzas de más avances técnicos y de ingeniería, mayores compras gubernamentales y una posible evolución en el enfoque del capital de riesgo hacia la tecnología profunda.
Principales actores de la industria cuántica
En el sector de la computación cuántica, los actores clave son grandes corporaciones como IBM, Google Quantum AI, Microsoft, AWS, Alibaba Group, Atos Quantum (EVIDEN), Baidu e Intel. Cada institución aporta contribuciones y avances únicos al campo:
- IBM ofrece servicios de computación cuántica basados en la nube y está construyendo un centro de datos cuánticos en Alemania.
- Google Quantum AI se centra en integrar la computación cuántica con el aprendizaje automático, famoso por reclamar la supremacía cuántica en 2019.
- Microsoft desarrolla software y hardware cuántico al que se accede a través de Azure, explorando lenguajes de programación cuánticos y tecnologías cuánticas.
- AWS (Amazon Braket) proporciona una plataforma para acceder a varias computadoras cuánticas a través de la nube, lo que facilita la investigación y el desarrollo de software.
- Alibaba Group ha establecido un laboratorio de computación cuántica en Shanghai, centrándose en iniciativas de código abierto y desarrollo de algoritmos cuánticos.
- Atos Quantum (EVIDEN) ofrece una máquina de aprendizaje cuántico, un sistema para la simulación de sistemas cuánticos y participa en proyectos de hibridación cuántica.
- Baidu opera el Baidu Quantum Computing Institute, que desarrolla soluciones de software y hardware de computación cuántica, incluida una solución de integración de hardware y software cuántico llamada Liang Xi.
- Intel, conocida por su experiencia en semiconductores, está trabajando en qubits de espín de silicio «calientes» y otras tecnologías cuánticas, colaborando con instituciones académicas y de investigación.
Todas las empresas están progresando en este campo, pero el futuro de la computación cuántica sigue en desarrollo, ya que varios factores técnicos y geopolíticos influyen en el desarrollo.
En 2023, el mercado de la tecnología cuántica recibió una inversión significativa, y la mayoría se destinó a empresas cuánticas completas divididas en varios subsectores, lo que llama la atención sobre la intensidad de capital del sector. Esta tendencia de inversión refleja la complejidad de la tecnología de computación cuántica, que incluye las distintas capas ya mencionadas. El financiamiento también, con su panorama inversor diverso que incluye capital de riesgo, capital de riesgo corporativo y oficinas gubernamentales, da crédito a la naturaleza cambiante del sector y la importancia de las iniciativas gubernamentales en el financiamiento.
¡Esperemos que 2024 pueda ser aún mejor para la industria!
Imagen de portada: Intel
