The promise of quantum computers | Matt Langione

Transcriber:

Traductor: Joan Dutan Revisor: Sebastian Betti

What will the biggest challenges of the 21st century turn out to be?

¿Cuáles resultarán ser los retos más grandes del siglo XXI?

Today, one might guess climate change, public health, inequality,

Actualmente se piensa en cambio climático, salud pública, desigualdad,

but the truth is we don't yet know.

pero la verdad es, que todavía no lo sabemos.

What we do know

Lo que sí sabemos

is that supercomputing will have to be part of the solution.

es que la supercomputación tiene que ser parte de la solución.

For nearly a hundred years,

Por cerca de cien años,

our reliance on high-performance computers

nuestra dependencia en computadoras de alto rendimiento

in the face of our most urgent challenges

frente a nuestros retos más urgentes

has grown and grown,

ha crecido y crecido.

from cracking Nazi codes to sequencing the human genome.

Desde descifrar códigos nazi, hasta la secuenciación del genoma humano

Computer processors have risen to meet increasingly critical and complex demands

Los procesadores de computadora

han evolucionado para satisfacer demandas cada vez más críticas y complejas

by getting smaller, faster and better year after year,

haciéndose más pequeñas, rápidas y mejores año tras año

as if by magic.

como si fuera magia.

But there's a problem.

Pero hay un problema.

At the very moment that our reliance on computers is growing faster than ever,

En este momento que nuestra dependencia en las computadoras

está creciendo más rápido que nunca,

progress in compute power

el progreso en poder computacional

is coming to a standstill.

está comenzando a estancarse.

The magic is just about spent.

La magia está a punto de acabarse.

The timing couldn't be worse.

El tiempo no podría ser peor.

We rarely talk about it, but for all that we've accomplished with computers,

Raramente hablamos de esto, pero por todo lo que hemos alcanzado con computadoras,

there remain a startling number of things that computers still can't do,

hay un alarmante número de cosas que los computadores aún no pueden hacer,

at a great cost to business and society.

a un gran costo para los negocios y la sociedad.

The dream of near-instant computational drug design, for instance,

El sueño del diseño computacional casi inmediato de medicamentos por ejemplo

has yet to come to fruition, nearly 50 years after it was first conceived.

aún no ha dado frutos,

casi después de cincuenta años que fue concebido por primera vez.

Never has that been clearer than now,

Nunca ha sido tan claro como ahora,

as the world sits in a state of isolation and paralysis,

mientras el mundo permanece en un estado de soledad y parálisis,

as we await a vaccine for COVID-19.

mientras esperamos por una vacuna para la COVID-19.

But drug discovery is just one area in which researchers are beset --

Pero el desarrollo de medicamentos es solo un área en la que los investigadores

se encuentran presionados, y en algunos casos bloqueados por completo

and in some cases, blocked entirely --

por la insuficiencia de incluso las supercomputadoras

by the inadequacy of even today's fastest supercomputers,

más rápidas de hoy en día,

putting great constraints in areas like climate change,

poniendo grandes restricciones en áreas como el cambio climático,

and in value creation in areas like finance and logistics.

y en creación de valor en áreas como finanzas y logística.

In the past,

En el pasado,

we could rely on supercomputers simply getting better and faster,

podíamos contar con las supercomputadoras simplemente volviéndose mejores y rápidas,

as parts got smaller and smaller every year,

mientras las partes se vuelven cada vez más pequeñas cada año,

but no longer.

pero ya no más.

For now, we're drawing up against a hard physical limit.

Por ahora, estamos enfrentándonos a un duro límite físico.

Transistors have become so minuscule

Los transistores se han vuelto tan minúsculos

that they're fast approaching the size of an atom.

que se están acercando rápidamente al tamaño de un átomo.

Such a state of affairs invites a natural follow-up question,

Tal estado de cosas invita a responder una pregunta que surge naturalmente,

and it's one that I've spent the last several years

una que he pasado los últimos años

encouraging business leaders and policy makers to address:

alentando a los líderes de negocio y políticos a abordar:

If not traditional supercomputers,

Si no son las supercomputadoras tradicionales

what technology will emerge

cuál será la tecnología que surja

to arm us against the challenges of the 21st century?

para armarnos contra los retos del siglo XXI?

Enter quantum computing.

Introduciendo la computación cuántica.

Quantum computers like this one

Las computadoras cuánticas como esta

promise to address the atomic limitation

prometen abordar la limitación atómica

by exploiting subatomic physical properties

por medio de la explotación de propiedades subatómicas físicas

that weren't even known to man a hundred years ago.

que no fueron conocidas ni siquiera por el hombre cien años atrás.

How does it work?

¿Cómo funciona?

Quantum computing enables a departure from two major constraints

La computación cuántica permite la separación de dos mayores restricciones

of classical semiconductor computing.

de la computación clásica de semiconductores.

Las computadoras clásicas operan determinísticamente:

Classical computers operate deterministically:

everything is either yes or no, on or off, with no in between.

Todo es o bien sí o bien no, prendido o apagado, sin nada en medio.

They also operate serially; they can only do one thing at a time.

También operan en serie; solo pueden hacer una cosa a la vez.

Quantum computers operate probabilistically, and most importantly,

Las computadoras cuánticas operan probabilísticamente, y más importante,

they operate simultaneously, thanks to three properties --

operan simultáneamente, gracias a tres propiedades,

superposition, entanglement and interference --

superposición, entrelazamiento e interferencia,

which allow them to explore many possibilities at once.

lo que les permite explorar varias posibilidades a la vez.

To illustrate how this works, imagine a computer is trying to solve a maze.

Para ilustrar como funciona esto, imagina una computadora

tratando de resolver un laberinto

The classical computer would do so by exhausting every potential pathway

La computadora clásica lo haría probando cada camino potencial

in a sequence.

en secuencia.

If it came across a roadblock on the first path,

Si llegara a un camino sin salida en el primer intento,

it would simply rule that out as a solution,

simplemente no lo tomaría en cuenta como una solución,

revert to its original position

regresaría a su posición original

and try the next logical path,

y probaría el siguiente camino lógico,

and so on and so forth until it found the right solution.

así hasta encontrar la solución correcta.

A quantum computer could test every single pathway

Una computadora cuántica podría probar cada uno de los caminos

at the same time,

al mismo tiempo,

in effect, solving the maze in only a single try.

efectivamente, resolviendo el laberinto en un solo intento.

As it happens,

Sin ir más lejos,

many complex problems are characterized by this mazelike quality,

muchos problemas complejos presentan esta cualidad laberíntica,

especially simulation and optimization problems,

especialmente simulaciones y optimización de problemas,

some of which can be solved exponentially faster

algunos de los cuales pueden ser resueltos exponencialmente más rápido

with a quantum computer.

con una computadora cuántica.

But is there really value to this so-called quantum speedup?

¿Pero hay realmente valor en esta así llamada aceleración cuántica?

In order to believe that we need faster supercomputers,

Con el fin de creer que necesitamos supercomputadoras más rápidas,

we need to first believe that our problems are indeed computational in nature.

necesitamos primero creer que nuestros problemas son en verdad

de naturaleza computacional

It turns out that many are, at least in part.

Resulta que muchos lo son, al menos en parte.

For an example, let’s turn to fertilizer production,

Por ejemplo, miremos la producción de fertilizante,

one of the hallmark problems in the science of climate change.

uno de los problemas característicos en la ciencia del cambio climático.

The way most fertilizer is produced today

La manera en que la mayoría de fertilizante es producido hoy en día

is by fusing nitrogen and hydrogen to make ammonia,

es fusionando nitrógeno e hidrógeno para producir amoniaco,

which is the active ingredient.

el cual es el ingrediente activo.

The process works,

El proceso funciona,

but only at a severe, a severe cost

pero solo a un costo muy, muy severo

to businesses, who spend 100 to 300 billion every year,

para los negocios, que gastan entre 100 a 300 mil millones cada año,

and to the environment:

y para el medio ambiente:

three to five percent of the world's natural gas

del tres al 5 % del gas natural de mundo

is expended on fertilizer synthesis

es utilizado en síntesis de fertilizantes

every single year.

cada año.

So why have scientists failed to develop a more efficient process?

Así que ¿por qué los científicos han fallado en desarrollar

un proceso más eficiente?

The reason is that in order to do so,

La razón es que para poder hacerlo,

they would need to simulate the mazelike molecular interactions

necesitarían simular las interacciones moleculares laberínticas

that make up the electrostatic field of the key catalyst, nitrogenase.

que conforman el campo electrostático del catalizador clave, nitrogenasa.

Scientists actually know how to do that today,

Los científicos realmente saben cómo hacer eso hoy en día,

but it would take 800,000 years on the world's fastest supercomputer.

pero tomaría 800 000 años en la supercomputadora más rápida del mundo.

With a full-scale quantum computer,

Con una computadora cuántica de gran escala,

less than 24 hours.

menos de 24 horas.

For another example, let's return to drug discovery,

Para otro ejemplo, regresemos al desarrollo de medicamentos,

a process COVID-19 has brought into sharp focus for most of us

un proceso que la COVID-19 ha puesto en un enfoque nítido para la mayoría

for the very first time.

de nosotros por primera vez.

Designing a vaccine for an infectious disease like COVID-19,

Diseñar una vacuna para una enfermedad infecciosa como la COVID-19,

from identifying the drivers of the disease,

desde identificar las causas de la enfermedad,

to screening millions of candidate activators and inhibitors,

hasta seleccionar millones de candidatos a activadores e inhibidores,

is a process that typically takes 10 or more years per drug,

es un proceso que típicamente toma 10 o más años por medicamento,

90 percent of which fail to pass clinical trials.

90 % de los cuáles no pasan los ensayos clínicos.

The cost to pharmaceutical companies is two to three billion dollars

El costo para las compañías farmacéuticas es de 2000 a 3000 millones de dólares

per approved drug.

por medicamento aprobado.

But the social costs of delays and failures are much, much higher.

Pero el costo social de retrasos y fallos es muchísimo más grande.

More than eight million people die every year of infectious diseases.

Más de ocho millones de personas mueren cada año por enfermedades infecciosas.

That's 15 times as many people as died during the first six months

Eso es 15 veces más gente de la que murió los primeros seis meses

of the coronavirus pandemic.

de la pandemia del coronavirus.

So why has computational drug design failed to live up to expectations?

Entonces ¿por qué el diseño computacional de medicamentos

no ha cumplido las expectativas?

Again, it's a matter of limited computational resources, at least in part.

Nuevamente, es un problema de recursos computacionales limitados,

al menos en parte.

If identifying a disease pathway in the body is like a lock,

Si identificar una vía de enfermedad en el cuerpo es como un candado,

designing a drug requires searching through a massive chemical space,

diseñar un medicamento requiere buscar a través de un espacio químico masivo,

effectively a maze of molecular structures,

efectivamente un laberinto de estructuras moleculares.

to find the right compound,

para encontrar el compuesto correcto,

to find a key, in other words, that fits the lock.

para encontrar una llave, en otras palabras, que encaje en el candado

The problem is that tracing the entire relevant span of chemical space

El problema es que rastrear la totalidad del tramo relevante de espacio químico

and converting it into a searchable database for drug design

Y convertirlo en una base de datos consultable de diseño de medicamentos

would take 5 trillion trillion, trillion, trillion years

tomaría 5 billones de billones de billones de billones de años

on the world's fastest supercomputer.

en la supercomputadora más rápida del mundo.

On a quantum computer, a little more than a half hour.

En una computadora cuántica, un poco más de media hora.

But quantum computing is not just about triumphs in the lab.

Pero la computación cuántica no se trata solamente de triunfos en el laboratorio.

The flow of progress and industries of all kinds is currently blocked

El flujo de progreso e industrias de todo tipo se encuentra actualmente bloqueado

by discreet, but intractable computational constraints

por discretas, pero intratables restricciones computacionales

that have a real impact on business and society.

que tienen un impacto real en los negocios y la sociedad

For what may seem an unlikely example, let's turn to banks.

Para lo que podría parecer un ejemplo improbable, recurramos a los bancos.

What if banks were able to lend more freely

¿Y si los bancos fueran capaces de hacer préstamos más libremente

to individuals, entrepreneurs and businesses?

a individuos, emprendedores y negocios?

One of the key holdups today

Uno de los obstáculos clave de hoy en día

is that banks keep 10 to 15 percent of assets in cash reserves,

es que los bancos mantienen del 10 al 15 % de activos

en reservas de dinero

in part, because their risk simulations are compute constrained.

en parte, porque sus simulaciones de riesgo tienen restricciones de computo.

They can’t account for global or whole-market risks that are rare

Ellos no pueden tener en cuenta riesgos globales o de todo el mercado

but severe and unpredictable.

que son raros, pero graves e impredecibles

Black swan events, for example.

Eventos de cisne negro, por ejemplo.

Now, 10 to 15 percent is a whole lot of money.

Ahora, del 10 al 15 % es un montón de dinero.

When you consider that for every one-percent reduction in cash reserves,

Cuando consideras que por cada reducción del uno por ciento en reservas de dinero,

it would lead to an extra trillion dollars of investible capital.

llevaría a un billón extra de dólares de capital invertible.

What this means is that if banks ultimately became comfortable enough

Lo que esto significa, es que por último si los bancos están confortablemente

with quantum-powered risk simulations

de acuerdo con simulaciones de riesgo con potencia cuántica

to reduce cash reserves to, say, five to 10 percent of assets,

para reducir las reservas de dinero al, digamos,

cinco al 10 % de los activos,

the effect would be like a COVID-19-level stimulus

el efecto sería como un estímulo parecido a la COVID-19

for individuals and businesses

para individuos y empresas

every single year.

cada año.

Once the transformative power of quantum computing is clear,

Una vez que el poder transformativo de la computación cuántica esté claro,

the question then becomes: Well, how long must we wait?

la pregunta entonces se vuelve: ¿bueno, cuánto debemos esperar?

Researchers are cautious when asked about the timeline to quantum advantage.

Los investigadores con cuidadosos cuando se les pregunta acerca

de la línea de tiempo de la ventaja cuántica

Rightly so -- there remain a number of critical hurdles to overcome,

Y con razón... quedan un número de obstáculos críticos a superar,

and not just engineering challenges,

y no solo retos de ingeniería,

but fundamental scientific questions about the nature of quantum mechanics.

sino cuestiones científicas fundamentales acerca de la naturaleza

de la mecánica cuántica

As a result, it may be one, two, even three decades

Como resultado, pueden ser una, dos, incluso tres décadas

before quantum computers fully mature.

antes de que las computadoras cuánticas se desarrollen por completo.

Algunos ejecutivos con los que he hablado han llegado a la conclusión con esta base

Some executives that I've spoken with have come to the conclusion on this basis

de que pueden permitirse esperar, que pueden permitirse

that they can afford to wait,

that they can afford to postpone investing.

posponer invirtiendo.

I believe this to be a real mistake,

Creo que esto es un verdadero error,

for while some technologies develop steadily,

ya que mientras algunas tecnologías se desarrollan continuamente,

according to the laws of cumulative causation,

de acuerdo a las leyes de causa acumulativa,

many emerge as precipitous breakthroughs,

muchas emergen como descubrimientos precipitados,

almost overnight defying any timeline that could be drawn out in advance.

casi en una noche, desafiando cualquier línea de tiempo

que se haya podido trazar por adelantado

Quantum computing is a candidate for just such a breakthrough,

La computación cuántica es una candidata por tal avance,

having already reached a number of critical milestones

habiendo ya alcanzado un número crítico de metas

decades ahead of schedule.

décadas antes de lo programado.

A fines de los 80, por ejemplo, muchos investigadores pensaban que

In the late 80s, for example,

many researchers thought that the basic building block of quantum computing,

el bloque básico de la computación cuántica,

the qubit,

el qubit,

would take a hundred years to build.

tomaría cien años en construirse.

Ten years later, it arrived.

Diez años después, ya estaba llegando.

Now IBM has nearly 500 qubits across 29 machines,

Ahora IBM tiene casi 500 qubits repartidos en 29 máquinas,

available for client use and research.

disponibles para el uso de los clientes e investigación.

What this means is that we should worry less

Lo que esto significa es que deberíamos preocuparnos menos

about quantum computers arriving too late

acerca de las computadoras cuánticas llegando muy tarde

and more about them arriving too soon,

y más acerca de ellas llegando muy pronto,

before the necessary preparations have been made.

antes de que se hayan podido hacer las preparaciones necesarias.

For to quote one Nobel prize winning physicist,

Para citar a un físico ganador del premio nobel,

"Quantum computers are more different from current computers

“Las computadoras cuánticas son más diferentes de las computadoras actuales

than current computers are

de lo que las computadoras actuales

from the abacus."

son del ábaco”.

It'll take time to make the necessary workflow integrations.

Tomará tiempo hacer las integraciones necesarias de flujo de trabajo.

It'll take time to onboard the right talent.

Tomará tiempo incorporar el talento adecuado.

Most importantly,

Más importante,

it'll take time, not to mention vision and imagination,

tomará tiempo, sin mencionar visión e imaginación,

to identify and scope high-value problems

identificar y evaluar problemas de alto valor,

for quantum computers to tackle for your business.

para que las computadoras cuánticas enfrenten, para tus negocios.

Governments are already investing heavily in quantum technologies --

Los gobiernos ya se encuentran invirtiendo mucho en tecnologías cuánticas

15 billion dollars among China, Europe and the US.

15 000 millones de dólares entre China, Europa y Estados Unidos.

Y los capitalistas de riesgo están siguiendo su ejemplo.

And VCs are following suit.

But what's needed now to accelerate innovation

Pero lo que se necesita ahora para acelerar la innovación

is business investment in developing use cases,

es inversión empresarial en el desarrollo de casos de uso,

in onboarding talent

en la incorporación de talento

and on experimenting with real quantum computers

y en la experimentación con computadores cuánticos reales

that are available today.

que se encuentran disponibles hoy en día.

In a world such as ours,

En un mundo como el nuestro,

the demands of innovation can't be put off for another day.

las demandas de innovación no se pueden dejar para otro día.

Leaders must act now,

Los líderes deben actuar ahora,

for the processor speedups that have driven innovation for nearly 70 years

ya que la aceleración de procesadores que han impulsado la innovación

por casi 70 años

are set to stop dead in their tracks.

están en camino a detenerse en seco.

The race toward a new age of magic and supercomputing is already underway.

La carrera hacía una nueva era de magia y supercomputación ya está en marcha.

It's one we can't afford to lose.

Es una carrera que no podemos permitirnos perder.

Quantum computers are in pole position. They're the car to beat.

Las computadoras cuánticas se encuentran en la casilla de salida

son el carro a vencer.

Thank you.

Gracias.