El computador cuántico que construye la UC y los desafíos de su aplicación en la industria

Un computador cuántico sirve para resolver un problema de toma de decisiones. Se puede encontrar rápidamente la solución más eficiente, ya que se exploran todos los caminos de manera simultánea, lo que lleva directamente a obtener todas las posibles soluciones en tiempo real.

“Por ejemplo, un camión que reparte insumos tiene múltiples caminos para visitar 20 ciudades, y de todas las posibles combinaciones de rutas, el computador cuántico resuelve cuál es la óptima, en el sentido de minimizar tiempo, distancia recorrida o combustible”, dice Dardo Goyeneche, académico del Instituto de Física UC. “Un computador tradicional también lo puede hacer, pero prueba uno a uno los caminos, mientras que el cuántico explora todos los caminos a la vez, y se queda con el óptimo, por lo que es mucho más rápido”.

Goyeneche, junto con Jerónimo Maze, académico del Instituto de Física UC, y Ariel Norambuena, profesor de la Universidad Técnica Federico Santa María, trabajan en la construcción de Quantü, un computador que utiliza las leyes de la mecánica cuántica para el procesamiento de datos, con el fin de contribuir a la resolución de problemas científicos, tecnológicos y de la industria en Chile a largo plazo.

La iniciativa fue adjudicada por la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo (ANID) en el Concurso de Anillos de Investigación en Áreas Temáticas Específicas 2025, en la línea de Inteligencia Artificial y Computación Cuántica, y fue una de las tres seleccionadas a nivel nacional.

El pasado 26 de enero se realizó una ceremonia, a la cual asistieron más de 90 personas, para marcar el inicio del desarrollo del proyecto, hito que vincula la ciencia básica y la transferencia tecnológica. “Este proyecto que ganamos para comenzar la construcción del computador cuántico es solamente el inicio. Es un proyecto que dura tres años, y representa las bases de la construcción de Quantü”, dice Goyeneche.

Múltiples opciones, un solo computador

Un computador cuántico se diferencia del resto de los computadores fundamentalmente por las unidades básicas de información que usan: los computadores tradicionales usan bits, mientras que en la computación cuántica se usan qubits.

Goyeneche, quien dirige el proyecto, explica que los qubits “no solo trabajan con ceros y unos, sino que permiten superposiciones entre cero y uno. Esa ventaja que nos brinda la mecánica cuántica se puede aprovechar para resolver problemas de alta relevancia, muy difíciles o imposibles de resolver con computadores actuales”.

Esto permite explorar múltiples caminos a la vez, asegura el académico, y codificar cada uno de ellos como posibilidades de un problema real.

“Esto se puede aplicar al problema de tener 17 aviones y 30 compuertas disponibles en un aeropuerto, donde se quiere minimizar el tiempo de llegada de cada avión a la compuerta. Este tipo de problemas es altamente no trivial y difícil de resolver. Un computador tradicional puede encontrar una buena solución, pero dado que existen tantas posibilidades como granos de arena en todo el planeta, no puede encontrar la solución óptima”, comenta.

¿Qué es la superposición?

El profesor UC menciona que los computadores cuánticos, a diferencia de los tradicionales, “permiten superposiciones entre cero y uno”. Este concepto, la superposición, lo compara con las ondas que se forman en el agua: “Cuando uno tiene un estanque tranquilo de agua y tira una piedra, se forma una onda. Si uno tira dos piedras, esas ondas se superponen, y la onda resultante no tiene la forma de la primera ni de la segunda, sino que es un fenómeno colectivo que se da solo por superposición de ondas”. 

Profundizando en la idea, el académico explica que “si uno tiene dos estados posibles de la materia, por ejemplo, una moneda con cara y sello, en mecánica cuántica estos dos estados pueden coexistir superpuestos. Es decir, se puede tener una moneda que no esté ni en 0 ni en 1, sino que esté 50% en 0 y 50% en 1, en un mismo instante”.