Con las computadoras cuánticas ya disponibles para uso comercial, aunque no en gran cantidad, creo que es hora de que las empresas comiencen a considerar cómo incorporarlas a su arsenal de servicios de TI. Se acaba el tiempo para que los equipos de seguridad pongan en orden sus defensas antes del primer ataque informático cuántico.
En este momento, no es realmente posible simplemente comprar el último modelo de computadora cuántica y probarlo. Se necesita algo de poder mental arquitectónico real para hacer que una bestia computacional de este tipo encaje en una estructura existente.
¿Qué tipo de arquitecto se necesitaría para tal tarea y cómo sería el diseño?
Quantum, Turbo y el gato
Cuando surgieron los primeros autos turbo, se comercializaron con la palabra "Turbo" en la parte posterior. La palabra se convirtió en sinónimo de "poder", por lo que muy pronto se podían encontrar todo tipo de electrodomésticos y otros aparatos con la palabra "turbo". Algo similar parece haber sucedido con la palabra "cuántico", ya que la encuentro en todo tipo de contextos extraños como el diseño de casas o modelos de trabajo.
El "gato de Schrödinger" es otro concepto que algunas personas asocian con la tecnología cuántica. Schrödinger estaba manteniendo correspondencia con Einstein y usó el gato en un experimento mental destinado a refutar (en teoría) la idea de que la superposición solo podía revelarse una vez observada (antes de que pudiera ser cualquier cosa). Esta idea sobre cómo se comporta la mecánica cuántica provino de Niels Bohr y Werner Heisenberg y a menudo se la conoce como la "interpretación de Copenhague".
NB:un artículo reciente de Jussi Lindgren y Jukka Liukkonen "concluyó que la correlación entre una ubicación y el momento, es decir, su relación, es fija. En otras palabras, la realidad es un objeto que no depende de la persona que lo mide". ¡Para mí, esto es genial porque continúa alimentando una discusión que comenzó hace 100 años!
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Ordenador cuántico interno
Esto no quiere decir que cada empresa tenga que tener su propia computadora cuántica; ese es un pedido difícil, en parte porque son bastante caros y bastante delicados de mantener, pero también por el vertiginoso ritmo del progreso. El riesgo predominante de que una computadora cuántica quede obsoleta incluso antes de que se ejecute correctamente es un poco desalentador y debería impulsar los planes para obtener dicho servicio.
Además, considere que las computadoras cuánticas de hoy en día realmente no tienen un equivalente a Windows o Linux, un sistema operativo genérico que funciona en muchos hardwares de computadoras cuánticas diferentes. Por supuesto, hay proyectos que tienen este objetivo, pero creo que tendremos que pasar por algunas generaciones antes de que surja algún tipo de estándar.
Curiosamente, la solución interna para una computadora cuántica requeriría mucho de lo que vimos en los primeros días de las computadoras centrales. Estamos hablando de una ubicación lujosa, refrigeración integral, consumo eléctrico excesivo, limpieza draconiana, acceso exclusivo para expertos y, por supuesto, sin interferencia externa alguna. Si esto suena como su empresa, entonces, por todos los medios, adelante con una computadora cuántica interna. De lo contrario, probablemente desee considerar QCaaS:computación cuántica como servicio.
QCaaS, velocidad y confianza
Después de determinar su proveedor de servicios de confianza, ahora tiene el desafío de cómo integrar esta bestia de servicios en su entorno de TI actual. Desde un punto de vista arquitectónico, es una buena idea colaborar con el equipo de seguridad en esto. Conectarse a una computadora cuántica también significa que puede volver a conectarse contigo, pero con una diferencia significativa en la potencia de procesamiento. Tenga cuidado ya que no sabe quién más está usando la misma computadora cuántica en su proveedor. La seguridad se sirve mejor como entrada, no como postre.
Anteriormente hablé sobre cómo las computadoras cuánticas pueden usar componentes de red estándar para comunicarse y pueden explotar muy bien sus debilidades. Así que es hora de prepararse, o de lo contrario tendrá que confiar en que su proveedor ha tomado TODAS las medidas de seguridad necesarias y que también se puede confiar en TODOS sus clientes. Como dice el adagio, "confía, pero verifica".
¿Qué tipo de arquitecto?
Cuando se trata de arquitectos de TI, hay varias áreas de especialización dentro de esta disciplina, y pensé en mencionar solo algunas para establecer el panorama.
Empresa
Aquí es donde deberían comenzar los planes audaces. El panorama general debe, por supuesto, ser impulsado por los requisitos comerciales y alimentado por el mercado en constante cambio. El arquitecto de su empresa debe presentar planes para las áreas en las que la computación cuántica aportaría una ventaja competitiva a la empresa. Por ejemplo, la industria de la salud se basa en las computadoras cuánticas debido a su capacidad para hacer lo que las computadoras clásicas no pueden.
Solicitud
El arquitecto de la aplicación tendrá un desafío más profundo ya que es necesario descubrir los detalles. ¿Cómo interactuará la computadora cuántica con los sistemas heredados? ¿En qué parte del flujo se ubicará la computadora cuántica y cómo reaccionará el flujo a las preguntas binarias que reciben respuestas "no binarias"? Quizás esa sea una forma incorrecta de visualizar el problema; después de todo, no es la respuesta la que no es binaria, sino el proceso de obtención de las respuestas. De cualquier manera, creo que esto agrega un sabor realmente interesante al proceso, ¿no crees?
A continuación, está la aplicación cuántica y cómo desarrollarla. Quizás no tenga que aprender las matemáticas y la programación de las computadoras cuánticas para obtener una ventaja competitiva, pero apuesto a que aquellos que lo hagan tendrán una ventaja definitiva. Luego está el argumento de que su ventaja radica en los datos que posee y las preguntas que hace. Entonces quizás sea suficiente usar las aplicaciones disponibles de su proveedor de QCaaS. El arquitecto de la aplicación será el que proporcione las respuestas aquí.
IA
¿La ventaja competitiva está en la programación real, o está en hacer las preguntas correctas y "simplemente" proporcionar los datos para que funcione la computadora cuántica? Lo que he estado leyendo me ha hecho considerar el poder de hacer la pregunta correcta, especialmente si considera una computadora cuántica con capacidades de IA. Actualmente, las computadoras solo hacen lo que les decimos que hagan. La IA se ve seriamente obstaculizada por la falta de poder de procesamiento en las computadoras clásicas, por lo que es razonable suponer que una computadora cuántica no solo desbloqueará ese obstáculo, sino que también abrirá un espacio infinito para que la humanidad haga las preguntas "correctas". Si no hemos considerado TODAS las posibles consecuencias de nuestra pregunta, es posible que se interprete de una manera que no pudimos anticipar. ¿Puede un arquitecto diseñar suficientes medidas de seguridad para protegernos de nuestra propia incapacidad para prever el futuro?
Datos
Para el arquitecto de datos, el desafío se vuelve aún más granular ya que los dos entornos, cuántico y clásico, se relacionarán con los datos de formas muy diferentes. Donde la computadora clásica tiene el enfoque de un Lord Sith y trata con absolutos, la computadora cuántica es más un Jedi que puede sentir el flujo y usar la fuerza para encontrar la respuesta. Nuevamente, cómo hacer que los datos clásicos interactúen con los datos cuánticos es un dilema que me da vueltas. Los mismos datos se procesarán de manera completamente diferente en estos dos dominios, lo que significa que salida debe manejarse con mucho cuidado.
Dado que las computadoras cuánticas pueden procesar grandes cantidades de información y, al mismo tiempo, probar múltiples soluciones, la pregunta entonces es cómo proporcionar todos estos datos a la computadora cuántica. Incluso con discos rápidos, es el equivalente a tener una supercomputadora accediendo a un disquete de 1.44. Esperaría un replanteamiento importante del almacenamiento de datos y los tiempos de acceso. Y esto es antes de considerar la seguridad e integridad de los datos. Lo más probable es que la tecnología necesaria aún no se haya inventado.
Nube
El arquitecto de la nube enfrenta el dilema de cómo obtener información hacia y desde la computadora cuántica. Todo cuesta en la nube y eso incluye el transporte de datos. Según el tipo de operaciones que realice la computadora cuántica, es posible que necesite grandes cantidades de datos para explorar todas las soluciones posibles. Alimentar todos estos datos a través de la nube puede resultar costoso, pero tal vez el beneficio comercial supere significativamente los costos.
Por otro lado, esperaría que la nube adquiriera una nueva dimensión si empleáramos computadoras cuánticas que están orbitando la tierra. Ya se han llevado a cabo experimentos exitosos en el espacio; sin embargo, incluso si hay mucho vacío y mucha frialdad, todavía existe el desafío de la interferencia, pero sin duda pronto lo veremos resuelto. Así que creo que, como arquitecto de la nube, tiene el potencial para desarrollar su función en una dirección muy interesante.
Seguridad
El desafío del arquitecto de seguridad no debe subestimarse. Si invitas a un tiburón a cenar, no te sorprendas si consume mucho más de lo que hay en la mesa. A lo que me refiero aquí es al hecho de que, dado que la mayoría de las empresas optarán por QCaaS, esto podría abrir una calle de doble sentido entre el proveedor y los clientes. Los protocolos de encriptación y seguridad que tenemos hoy en día han dado lugar a algunos alarmistas que afirman que será pan comido que las computadoras cuánticas rompan todas y cada una de las medidas de seguridad disponibles en cuestión de segundos. Sin embargo, otros afirman que ya tenemos suficiente seguridad y que no hay motivo de preocupación. Supongo que solo el tiempo lo dirá.
Solo unas pocas empresas han tomado medidas reales en lo que respecta a la protección de datos con respecto específico a las computadoras cuánticas. Hay varias iniciativas trabajando para mejorar los algoritmos de encriptación para garantizar que incluso una computadora cuántica de rango no pueda romperse. Puede buscar "criptografía poscuántica" y encontrará muchas opiniones y hechos en Internet, pero no confunda los dos. Habiendo estudiado algo de seguridad básica, aprendí que “todo lo que se necesita es tiempo” y que las computadoras cuánticas del futuro cercano serán tan poderosas que literalmente podrán doblar el tiempo. Me pregunto qué pasará entonces.
Red
El arquitecto de red es el ninja de todos ellos. "Piensa rápido, actúa más rápido" es el eslogan del vecindario. Dado que las computadoras cuánticas pueden usar la fibra óptica que tenemos hoy para la comunicación, también es necesario revisar los elementos de configuración en la red, así como las herramientas de monitoreo. Observar la transferencia de red TCP/IP es una cosa, pero ¿cómo se monitorean los fotones individuales que cruzan las líneas? Se deben introducir algunos componentes nuevos para que todo esto funcione, uno de ellos son los "repetidores cuánticos", tecnología que estará increíblemente ocupada. Dicho esto, gran parte de la tecnología de red será estándar.
Tener computadoras cuánticas que comparan datos o funcionan con "lagos de datos" puede ejercer una gran presión sobre la red y, teniendo en cuenta la velocidad a la que funcionan las computadoras cuánticas, la necesidad de una transferencia de datos seria no solo está en el horizonte, sino también en el futuro. ¡Abajo!
Con la capacidad de acceder y explorar grandes cantidades de datos y proporcionar múltiples respuestas en un verdadero vórtice de procesamiento, las líneas de red se benefician de estar lo más limpias posible, lo que significa que no hay mucho tráfico ni perturbaciones. Los fotones transmitidos entre computadoras cuánticas necesitan que su información se "repita" después de cierta distancia. Cómo administrar y alimentar toda la información de control a las consolas con las que trabajan los técnicos de red será un gran desafío. ¿Cómo puede monitorear el progreso de algo que ya se hizo antes de que comenzara?
¿Qué tipo de computadora cuántica necesita?
Las computadoras cuánticas vienen en diferentes sabores, y espero que surjan aún más a medida que la tecnología continúa madurando. Dependiendo de lo que necesite su empresa, puede optar por un tipo específico de computadora cuántica. Echa un vistazo a las siguientes variaciones:
Recocido cuántico
El recocido cuántico es mejor para resolver problemas de optimización, como optimizar el flujo de tráfico para cada vehículo individual en una ciudad entera (como Beijing). Esto es algo que podría realizarse en tiempo real y proporcionar instrucciones de forma continua a cada coche individual. Menos congestión, tiempos de viaje más cortos y menos impacto ambiental serían los resultados inmediatos.
Simulaciones cuánticas
Las simulaciones cuánticas exploran problemas específicos de la física cuántica que están más allá de la capacidad de los sistemas clásicos, como desafíos farmacéuticos específicos. Para que se descubra un nuevo fármaco utilizando la potencia informática convencional, existe, en promedio, una tasa de fracaso del 90% en los ensayos clínicos. Y para que llegue al mercado, el costo es de alrededor de $ 2 mil millones durante un período de diez años. Una empresa estadounidense llamada FAR Biotech se encuentra ahora en el proceso de "identificar moléculas similares a fármacos en todo el espacio químico de aproximadamente 1,5 billones de estructuras químicas (incluidas nuevas entidades químicas, compuestos conocidos y fármacos reutilizados) y acceder a los datos de más de 200 modelos". de dianas terapéuticas humanas". Todo esto se hará en una fracción del tiempo que le toma a una computadora clásica llegar incluso a las primeras fallas. Aquí, realmente puede ver la ventaja competitiva.
Cuántica universal
Las computadoras cuánticas universales son las más poderosas y las más aplicables en general, donde puede apuntar a cualquier cálculo enormemente complejo y obtener una solución rápida:aquí es donde la inteligencia artificial está buscando un impulso. Podría imaginar que la NASA está buscando emplear este tipo de computadora cuántica para rastrear las aproximadamente 20,000 piezas de desechos espaciales más grandes que orbitan la Tierra y representan una seria amenaza para las naves espaciales. También hay unas 500.000 piezas de escombros más pequeños del tamaño de una canica o más grandes, y hay muchos millones de escombros que son tan pequeños que actualmente no se pueden rastrear. Pero una computadora cuántica tendría la capacidad de hacerlo.
Respuestas bastante razonables
Como dije antes, nuestras computadoras actuales son como un Lord Sith:tratan con absolutos en el sentido de que es binario: cualquiera 1 o 0. La computadora cuántica puede manejar ambos . De hecho, puede tratar simultáneamente con todas las versiones posibles entre 1 y 0. El resultado es una probabilidad, lo que hace que la interacción entre un clásico y un cuántico sea un campo de juego para malentendidos. ¿Podrá el sistema clásico plantear una pregunta y, a cambio, aceptar una respuesta de lo más probable ? Puedo ver cómo los arquitectos de TI necesitan tener una comprensión mucho más profunda de cómo estos dos mundos difieren y las condiciones necesarias para que estos mundos tan diferentes interactúen de manera segura y consistente.
Estar seguros juntos
Tal vez sea un arquitecto de TI y haga el diseño de cajas y líneas al integrar una computadora cuántica con el entorno de TI existente, y luego deje que los equipos individuales analicen los detalles. Podría funcionar, pero le sugiero que participe en un nivel más granular.
Una computadora cuántica es como tener un automóvil con un millón de caballos de fuerza que puede atravesar cualquier obstáculo, volar y sumergirse al mismo tiempo, además de que puede cambiar continuamente de color y forma. Ahora intenta poner eso en una carretera normal y haz que interactúe con los coches normales. No hace falta decir que esto no funcionará sin un diseño muy inteligente que mantenga a ambas partes a salvo una de la otra, pero aún capaz de realizar el trabajo de transportar personas entre diferentes ubicaciones.
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Conclusión
Muchas veces me han impresionado los arquitectos de TI cuando presentan algo nuevo de una manera elegante y convincente. Diseñar y explicar algo "futurista" pero aún con un camino claro de cómo llegar allí y por qué tiene sentido es el mayor regalo. Como administradores de sistemas, tenemos que convertir los planes en realidad, pero la computación cuántica va más allá de lo que sabemos y entendemos actualmente. Una computadora cuántica es una bestia diferente desde cualquier ángulo, pero el desafío es que es literalmente todos los ángulos al mismo tiempo. Lo más probable es que la computación cuántica como servicio sea el comienzo de cómo las empresas emplearán estos servicios, pero configurarlo de una manera segura y útil será un desafío.
Qué tipo de computadora cuántica usar es otro aspecto desafiante, así como también cómo alimentarla con suficientes datos para llegar a la respuesta más probable. La forma en que hacemos preguntas a una computadora cuántica determinará qué tipo de respuestas obtendremos. La única recomendación que puedo ofrecer es:aprender sobre las computadoras cuánticas, cómo evolucionan, qué pueden hacer, cómo se comunican y cuáles son las oportunidades y los riesgos. Las computadoras cuánticas están aquí ahora y, en unos pocos años, habrá aún más empresas que recurran a QCaaS. ¿Seguirás a la multitud o liderarás?