Computación cuántica: la tecnología que puede acelerar la lucha contra el cambio climático

En octubre de 2019, el gigante tecnológico Google publicó en la revista Nature un informe que recogía un hito histórico: un superordenador había logrado realizar en solo 3 minutos y 20 segundos una operación de cálculo con números aleatorios que el mejor ordenador convencional de la actualidad hubiese tardado miles de años en realizar. Suena a ciencia ficción, pero en realidad se trata de computación cuántica, una rama de la ingeniería informática que permite procesar y resolver problemas complejos miles de millones de veces más rápido que cualquier dispositivo al que estamos acostumbrados. Con este logro, cuestionado, eso sí, por sus competidores, Google daba el pistoletazo de salida a una carrera mundial por crear el ordenador más inteligente del mundo. En ella ya están inscritos otros grandes laboratorios tecnológicos como IBM, que han hecho grandes inversiones para alcanzar la supremacía cuántica. Sin embargo, ante la irrupción de una nueva era tecnológica, cabe preguntarse: ¿qué pueden hacer estos superordenadores por nosotros?

En la actualidad, algunas grandes empresas utilizan esta revolucionaria tecnología para mejorar la velocidad de sus operaciones en sectores como el de la banca, las finanzas, la química o la automoción. También la computación cuántica promete tener unas aplicaciones mucho más amplias y conectadas con el gran desafío al que se enfrenta actualmente la humanidad: el cambio climático. Según expone Fidel Díez, director de I+D del Centro Tecnológico de la Información y la Comunicación (CTIC), la computación cuántica tiene un enorme potencial para utilizarse en la resolución de grandes desafíos como el desarrollo científico en el campo de la salud y la lucha contra el cambio climático. Podría, por ejemplo, “aplicarse en la búsqueda de materiales más ligeros, fuertes y aislantes que reducen las emisiones de edificios y medios de transporte o como ayuda para la reducción del consumo energético en la producción de fertilizantes, haciendo más eficientes los sistemas de producción”.

Esta revolucionaria tecnología se podría emplear para buscar nuevos materiales más ligeros, fuertes y sostenibles

Precisamente, esta es la línea en la que trabajan instituciones como el Centro de Excelencia en Programación de Desempeño (CEPP) de la empresa de transformación digital Atos, que en 2020, bajo su Programa de Investigación y Desarrollo Cuántico, comenzó a desarrollar nuevos materiales para la captura y el almacenamiento de energía. El objetivo principal, destacan desde el centro, es el de “explorar nuevas y más efectivas vías hacia un futuro descarbonizado y eficiente en el uso de energía utilizando tecnologías cuánticas”.

Otra de las aplicaciones que se pueden atribuir a la computación cuántica es la de reducir el tiempo de aquellos procesos químicos que consumen una gran cantidad de energía y que suelen emplearse para producir fertilizantes. El ejemplo más claro es el del amoníaco, una sustancia cuya producción se calcula que es responsable de entre un 1% y un 2% del gasto energético global. Esto se debe a que es el resultado de una combinación de hidrógeno y nitrógeno que requiere primero disociar las moléculas de nitrógeno, algo que solo es posible en condiciones extremas de presión y temperatura. Eso no quiere decir que no existan maneras alternativas más sostenibles de producir amoníaco. De hecho, se ha descubierto que una enzima denominada nitrogenase permite llevar a cabo este proceso sin requerir altas temperaturas. El problema es que todavía se desconoce con exactitud la naturaleza molecular de este catalizador que, por el contrario, podría estudiarse y simularse a través de la computación cuántica. 

La computación cuántica ayudará a descubrir nuevos catalizadores para capturar carbono

Este no es el único catalizador molecular que los avances en la computación cuántica podrían ayudar a investigar. Según expuso Jeremy O'Brien, director ejecutivo de PsiQuantum en el Foro Económico Mundial de 2019, “estas simulaciones podrían ayudar a descubrir nuevos catalizadores más eficientes y baratos que permitiesen capturar carbono directamente de nuestra atmósfera”. Y añade: “incluso podríamos encontrar un catalizador barato que permita el reciclaje eficiente de dióxido de carbono y produzca subproductos útiles como hidrógeno (un combustible) o monóxido de carbono (un material de origen común en la industria química)”.  

A día de hoy, todavía queda para que los superordenadores aumenten su potencia y alcancen velocidades desorbitadas de cálculos complejos. Sin embargo, la revolución tecnológica en la que nos encontramos camina hacia la computación cuántica. Y si ha demostrado parece tener aplicaciones que permitirán combatir uno de los mayores desafíos a los que se enfrenta la humanidad, el cambio climático, ¿por qué no apostar por ella? Como concluía O’Brien, “hay muchas otras cosas que podemos y debemos hacer para abordar el cambio climático, pero el desarrollo de computadoras cuánticas a gran escala es una cobertura que no podemos permitirnos el lujo de prescindir”.