Computación Cuántica: Disruptiva y Fascinante

La computación cuántica va a cambiar la forma en que se interactúa con los datos y los sistemas, en formas que hasta ahora solo se habían imaginado.

¿Qué es un cuanto?

Un cuanto es la unidad individual más pequeña de algo, según el diccionario Merriam-Webster. Por ejemplo, en física, un cuanto de electricidad se denomina electrón. Las partículas cuánticas (átomos, electrones y fotones) se observan mediante instrumentos especializados.

El estudio de la física cuántica inició a principios del siglo XX con el trabajo de Max Planck sobre la naturaleza discreta de las partículas de energía. En 1905, el trabajo de Albert Einstein sobre el efecto fotoeléctrico propuso que la luz podía manifestarse no solo como onda, sino también como un flujo de partículas denominadas fotones; trabajo por el cual le fue otorgado el Premio Nobel. Posteriormente, en 1926, los experimentos de Erwin Schrödinger demostraron la superposición (la simultaneidad de estados) y la naturaleza probabilística de las partículas cuánticas, estableciendo los fundamentos de la mecánica cuántica.

Estos trabajos, junto con los de otros científicos destacados, impulsaron un descubrimiento determinante: las leyes clásicas de la física no aplican a las partículas cuánticas. La física cuántica es un campo que cuestiona la noción de realidad y lo que hasta ahora se ha concebido como posible. Aunque las partículas cuánticas forman parte de la realidad, su tamaño las mantuvo confinadas, durante décadas, al ámbito de la física teórica. En la última década, se han destinado recursos considerables para transicionar de la teoría a la práctica.

Actualmente, la comunicación cuántica, la información cuántica, la computación cuántica, la simulación cuántica y la metrología cuántica (o "quantum sensing") son los principales campos de aplicación de la física cuántica.

Relevancia para la tecnología de la información

Para entender por qué la física cuántica está transformando las ciencias de la computación, es necesario explorar dos propiedades: la superposición y el entrelazamiento.

Estas propiedades, entre otras, se aplican para obtener un qubit, equivalente al bit cuántico y base de la unidad de procesamiento cuántico o QPU. Una diferencia central es que, mientras un bit se expresa como 1 O 0, un qubit se expresa como 0 Y 1 al mismo tiempo, lo cual incrementa de forma exponencial la capacidad de un procesador cuántico para resolver problemas que no son viables en una computadora clásica.

La siguiente tabla contrasta el crecimiento de la capacidad de cómputo a medida que se agregan unidades. Un sistema clásico de n bits representa un único estado a la vez, mientras que un sistema de n qubits puede representar 2ⁿ estados simultáneamente.

Aplicación

Los algoritmos cuánticos han demostrado capacidad para resolver problemas como la factorización de números primos grandes, mediante el algoritmo de Shor (base de la criptografía asimétrica), y la búsqueda de registros en bases de datos no estructuradas, mediante el algoritmo de Grover. La detección de patrones de fraude en transacciones financieras y las simulaciones a nivel molecular son otros ejemplos de aplicación.

IBM continúa liderando el desarrollo comercial de la computación cuántica en Estados Unidos. Como paso intermedio hacia Starling, IBM prevé lanzar en 2026 el procesador Kookaburra, el primer módulo capaz de combinar memoria y procesamiento lógico cuántico. Google Quantum AI, por su parte, ha continuado el desarrollo de su procesador Willow (105 qubits) y, en marzo de 2026, amplió su estrategia de hardware al incorporar átomos neutros como una segunda vía tecnológica. Otros actores, como Quantinuum, han reportado niveles de fidelidad superiores al 99.9% en sus sistemas más recientes.

Estado actual (2026)

El objetivo principal de la computación cuántica es resolver problemas y ejecutar simulaciones que requieren una velocidad y capacidad no disponibles en una computadora clásica. A la fecha, no existe una carrera por sustituir a las computadoras clásicas. Se trata de una tecnología con un potencial considerable, pero, según los actores líderes del sector, aún restan algunos años antes de que la computación cuántica tolerante a fallos esté disponible de forma comercial y a gran escala.

Desafíos en el desarrollo de la tecnología cuántica

Uno de los principales desafíos sigue siendo el desarrollo de hardware cuántico, dadas las temperaturas extremadamente bajas (cercanas a los −273 °C) requeridas para mantener el comportamiento de un qubit. La infraestructura de refrigeración necesaria puede llegar a tener el tamaño de un automóvil, y el costo de un procesador cuántico continúa siendo elevado. IBM ha reportado avances en la reducción de estos costos mediante códigos de corrección de errores tipo qLDPC, que permiten reducir hasta en un 90% la cantidad de qubits físicos necesarios.

Implicaciones para la criptografía

La velocidad de procesamiento de un qubit implica que el impacto sería de gran alcance: el cifrado utilizado en navegadores web, correo electrónico, aplicaciones de mensajería, redes privadas virtuales (VPN), firmas digitales, criptomonedas y un número considerable de sistemas de software dejaría de ser seguro. Incluso los algoritmos de cifrado simétrico, como el Estándar de Cifrado Avanzado (AES-256), requerirían llaves de un tamaño significativamente mayor para mantener su nivel de seguridad frente a ataques cuánticos.

Nuevos protocolos criptográficos

En respuesta, el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de Estados Unidos (NIST) finalizó en agosto de 2024 los primeros tres estándares de criptografía poscuántica: FIPS 203 (ML-KEM), FIPS 204 (ML-DSA) y FIPS 205 (SLH-DSA). En marzo de 2025, NIST seleccionó un quinto algoritmo, HQC, como mecanismo de respaldo basado en un enfoque matemático distinto; su versión final se espera para 2027. El estándar FIPS 206 (FN-DSA) se encuentra actualmente en desarrollo.

Cada país está definiendo su propio calendario de adopción de estándares.

En Francia, la Agence nationale de la sécurité des systèmes d'information (ANSSI) anunció en junio de 2026, durante la conferencia France Quantum, que a partir de 2027 dejará de certificar productos de seguridad que no incorporen criptografía resistente a la computación cuántica, y recomienda a las organizaciones adquirir únicamente productos cuánticamente seguros a partir de 2030. Esta postura se alinea con la hoja de ruta coordinada de la Unión Europea, que establece que los estados miembros deben iniciar sus estrategias nacionales de transición antes de finales de 2026.

Estos temas, junto con la migración de las organizaciones hacia la criptografía poscuántica, serán abordados con mayor profundidad en próximas ediciones.

¿Cómo prepararse ahora?

Mantenerse informado sobre la evolución de la computación cuántica y evaluar las inversiones tecnológicas de largo plazo, junto con sus implicaciones para el contexto organizacional, son pasos que ya no pueden postergarse. Esta evaluación debe considerar la necesidad real de uso, los recursos financieros y humanos disponibles, y el nivel de preparación de los proveedores y socios estratégicos, quienes también deberán demostrar su propia hoja de ruta hacia la transición.

1. Mantenerse informado: dar seguimiento a las organizaciones que lideran el desarrollo y la adopción de los nuevos protocolos de cifrado.
2. Inventariar los datos críticos: identificar la información sensible que podría quedar expuesta una vez que los métodos de cifrado actuales se vean comprometidos.
3. Auditar las tecnologías criptográficas: prestar especial atención a los sistemas que utilizan criptografía de llave pública, los más vulnerables.
4. Evaluar las necesidades de cifrado: revisar los proyectos y sistemas en curso para asegurar la agilidad necesaria en la transición hacia los nuevos estándares.
5. Establecer un ciclo de vida del criptosistema: crear procesos internos que permitan actualizar de forma periódica los sistemas criptográficos, en línea con los estándares emergentes.
6. Involucrar a los proveedores: identificar los sistemas de terceros y colaborar con los proveedores para conocer sus planes de transición.
7. Desarrollar un plan de migración: preparar una hoja de ruta para sustituir los sistemas dependientes de criptografía, con prioridades y plazos definidos.

Aunado a la inteligencia artificial, esta innovación promete continuar transformando el entorno digital, el cual ya presenta múltiples facetas que requieren un enfoque estratégico, basado en información de calidad y aplicado de forma coherente a cada contexto, para la toma de decisiones que la aprovechen y permitan la optimización de recursos.