Mantener a Estados Unidos primero en computación cuántica significa evitar estos cinco grandes errores

Sra. tecnología

Después de ver a China superar su liderazgo en inteligencia artificial, EE. UU. está decidido a mantener el primer puesto mundial en tecnología cuántica.

Dos leyes separadas que se están presentando en el Congreso impulsarían el gasto federal en investigación cuántica y alentarían más asociaciones público-privadas en el campo. Un gran enfoque de las propuestas legislativas es la computación cuántica, que eventualmente podría producir máquinas que hagan que la supercomputadora más poderosa de la actualidad parezca un ábaco.

A diferencia de las máquinas convencionales, que procesan datos en bits que representan 0 o 1 , las computadoras cuánticas aprovechan los bits cuánticos, o qubits, que pueden representar ambos valores simultáneamente. Si bien agregar algunos bits adicionales a una computadora clásica hace una diferencia modesta en su capacidad, agregar algunos qubits aumenta exponencialmente el poder computacional de una máquina cuántica.

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La tecnología compleja aún está en pañales, pero está avanzando rápidamente (consulte Las computadoras cuánticas serias finalmente están aquí. ¿Qué vamos a hacer con ellas?). En el futuro, la tecnología cuántica podría ayudar a los investigadores a desarrollar nuevos materiales, crear nuevas moléculas para fármacos y producir sensores súper potentes para cosas como la exploración de petróleo. La tecnología también tiene grandes implicaciones para la seguridad nacional: las computadoras cuánticas podrían ayudar a descifrar incluso el cifrado más avanzado que se usa en la actualidad, y podrían crear nuevas redes de comunicación prácticamente irrompibles.

C hina llamando

Otros países y regiones ya han anunciado planes ambiciosos para financiar actividades cuánticas. La Unión Europea ha lanzado una iniciativa plurianual respaldada por una inversión de alrededor de 1.200 millones de dólares, y China está invirtiendo 10.000 millones de dólares para crear un laboratorio nacional de ciencia de la información cuántica en Hefei, cuya apertura está prevista para 2020.

La financiación federal para la investigación cuántica en Estados Unidos ya asciende a entre 200 y 250 millones de dólares al año. Gracias a este apoyo y los esfuerzos de grandes empresas como IBM y Google, además de nuevas empresas como Rigetti Computing e IonQ, Estados Unidos lidera el campo en muchas áreas de la tecnología cuántica, incluidas las propias computadoras (ver Google piensa que está cerca de la 'supremacía cuántica'). Esto es lo que realmente significa). Según Patinformatics, que rastrea familias de patentes o grupos de patentes que cubren invenciones específicas, Estados Unidos posee 800 de ellas en computación cuántica, más de cuatro veces más que China.

Pero China está avanzando rápido, especialmente en la comunicación cuántica: ya ha demostrado una videollamada con seguridad cuántica entre Beijing y Viena, utilizando un satélite especial. Y está avanzando rápidamente en criptografía cuántica: los datos de Patinformatics muestran que China superó a EE. UU. en este tipo de familia de patentes en 2014. Eso no significa necesariamente que la tecnología del país sea mejor, pero ciertamente es una señal de cuán rápido está evolucionando su experiencia.

Chad Rigetti, director ejecutivo de Rigetti Computing, quien es un gran partidario de los esfuerzos para crear un plan cuántico nacional de EE. UU., señala que en IA, China comenzó reproduciendo muchos de los mismos hallazgos logrados por investigadores de EE. UU. y luego usó la experiencia para desarrollar una IA. mano de obra que ahora está produciendo muchas ideas innovadoras. Rigetti ve que el país avanza rápidamente en su propio campo también. No tengo dudas de que el mismo libro de jugadas se está aplicando en cuántica, dice.

Un binomio cuántico

Los políticos estadounidenses han estado trabajando en la legislación teniendo en cuenta esta creciente rivalidad. Un proyecto de ley llamado Ley de Investigación de Computación Cuántica, presentado recientemente por Kamala Harris, senadora demócrata de California, requeriría que los jefes de investigación de la Marina y el Ejército establezcan consorcios de investigación público-privados para proyectos cuánticos. Estos se extenderían hasta 2024 y recibirían una cantidad no especificada de fondos gubernamentales.

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Otro proyecto de ley está siendo elaborado por Lamar Smith, el presidente republicano del Comité de Ciencia, Espacio y Tecnología de la Cámara de Representantes. El borrador de la Ley de Iniciativa Cuántica Nacional aún no se ha publicado, pero Smith ha publicado las líneas generales en comunicado de prensa . Entre otras cosas, autorizaría al Departamento de Energía de EE. UU. a crear una serie de centros de investigación donde físicos, ingenieros y expertos en software puedan trabajar juntos en proyectos. También encargaría a la Oficina de Política Científica y Tecnológica de la Casa Blanca la creación de un panel para supervisar los esfuerzos federales.

En última instancia, estos proyectos de ley y cualquier otra iniciativa deberán fusionarse en un plan maestro de EE. UU. Estos son algunos de los errores que los legisladores deben evitar si quieren que el plan sea un éxito:

• Poniendo a los militares a cargo. El proyecto de ley de Harris tiene como objetivo poner al Secretario de Defensa a la cabeza general de una iniciativa cuántica, en coordinación con el OSTP de la Casa Blanca. Es casi seguro que esto conduciría a un enfoque demasiado estrecho en áreas como la criptografía cuántica y la comunicación. Estos son importantes, pero la tecnología cuántica promete beneficios mucho más amplios, y el plan nacional debería reflejar eso. Aunque las comunidades militares y de inteligencia deberían tener muchos aportes dada su larga experiencia en tecnología cuántica, no deberían dictar la estrategia general.

• Ser demasiado prescriptivo sobre lo que se financia. La tecnología cuántica está cambiando tan rápido que cualquier iniciativa nacional debe ser flexible: los recursos deberán trasladarse a diferentes proyectos a medida que el campo evolucione. Es probable que tanto el plan de Harris como el de Smith dejen un margen de maniobra razonable para esto, lo cual es alentador.

• Invertir poco en el desarrollo de la fuerza laboral. Impulsar la fuerza laboral cuántica de Estados Unidos debería ser una prioridad principal, porque hay una gran escasez de talento en el campo, y no solo para construir máquinas cuánticas. Es realmente difícil contratar desarrolladores que puedan compilar software para ejecutar en circuitos cuánticos, dice Christopher Monroe, profesor de la Universidad de Maryland y cofundador de IonQ. Según el comunicado de prensa de Smith, su proyecto de ley autorizaría a la Fundación Nacional de Ciencias a crear centros de investigación y cursos para ayudar a desarrollar el talento cuántico. El proyecto de ley Harris no menciona la educación en absoluto.

• Sobreinvertir en todo lo cuántico. Un grupo de académicos y ejecutivos, incluidos Rigetti y Monroe, publicaron un documento a principios de este año en el que pedían un presupuesto general de $ 800 millones durante un período inicial de cinco años para cubrir los esfuerzos de investigación y el desarrollo de la fuerza laboral. Eso casi duplicaría la inversión federal anual existente en el campo.
  
  Ni el proyecto de ley de Harris ni el comunicado de prensa de Smith mencionan montos específicos. Pero un asistente del comité de la Cámara dice que su pensamiento actual incluye $ 50 millones al año para la NSF y $ 125 millones al año para los centros del DoE durante cinco años, lo que sumaría alrededor de la cantidad recomendada por los líderes académicos y empresariales. El plan de Smith prevé 80 millones de dólares adicionales al año para el trabajo realizado por el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología en el establecimiento de estándares cuánticos y otros temas, lo que eleva la inversión total a casi 1300 millones de dólares. Tal vez el trabajo del NIST valga todo ese dinero adicional, pero el caso debe examinarse de cerca.
  
  Independientemente de los números que finalmente se elijan, los administradores del plan deberán asegurarse de que el dinero no se distribuya demasiado y no subsidie ​​el trabajo que el sector privado habría hecho de todos modos.

• Confundir América primero con América solamente. Estados Unidos no tiene el monopolio de la experiencia en computación cuántica, por lo que es importante que cualquier plan fomente la cooperación internacional con otros centros de excelencia, como Canadá, Australia y Europa. También hay un caso para colaborar con investigadores chinos en campos no sensibles. El actual ocupante de la Casa Blanca podría no estar tan interesado en China, o Canadá (lo siento, Sr. Trudeau), pero esa no debería ser una razón para prohibir la colaboración en este campo vital. Estados Unidos necesita un plan nacional para la computación cuántica, pero también necesita una mentalidad global para que funcione de verdad.
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