¿Cómo se puede aplicar la computación cuántica e inteligencia artificial?

La inteligencia artificial (IA) ha experimentado un crecimiento exponencial en las últimas décadas, transformando la forma en que interactuamos con la tecnología y abriendo nuevas posibilidades en campos que van desde la medicina hasta la gestión de datos.

Por otro lado, la computación cuántica ha pasado de la teoría a la realidad. Es una tecnología por la que las grandes compañías de tecnología están apostando, ya que tiene el potencial de solucionar problemas sumamente complejos a gran velocidad. 

En este contexto, emerge una tecnología prometedora que podría cambiar el juego: la inteligencia artificial cuántica. En esta nota, exploraremos cómo la convergencia de la computación cuántica y la IA está abriendo nuevas puertas hacia un mundo de posibilidades revolucionarias, superando las limitaciones computacionales y acelerando los avances en la inteligencia artificial.

¿En qué consiste la computación cuántica?

La computación cuántica es una rama de cómputo que utiliza principios de la mecánica cuántica para realizar cálculos. A diferencia de las computadoras clásicas, que usan bits como unidades de información que pueden ser 0 o 1, las computadoras cuánticas emplean qubits como unidades de información. Los qubits pueden representar tanto 0 como 1 simultáneamente debido a un fenómeno llamado superposición cuántica. Esta propiedad de superposición permite que las computadoras cuánticas hagan cálculos en paralelo y, en teoría, resuelvan ciertos tipos de problemas de manera mucho más eficiente que las computadoras clásicas.

La computación cuántica tiene aplicaciones en una amplia gama de campos, incluyendo la criptografía cuántica, la optimización, la simulación de sistemas cuánticos, la inteligencia artificial y más.

Un uso que los expertos creen más inmediato es la simulación para investigación de, por ejemplo, creación de materias primas. La computadora cuántica podría identificar cómo generar una nueva materia prima para combustible, desde dónde sacar los materiales hasta cómo producirlos.

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Por otro lado, la inteligencia artificial es un campo de la informática que se centra en desarrollar sistemas y algoritmos capaces de realizar tareas que normalmente requieren inteligencia humana. Se utiliza para mejorar la eficiencia, la precisión y la automatización en una variedad de aplicaciones y sectores. Se emplea para analizar grandes conjuntos de datos, automatizar tareas, desarrollar asistentes virtuales y chatbots, avanzar en la atención médica, mejorar la seguridad cibernética, traducir idiomas, habilitar la robótica avanzada, personalizar una diversidad de sectores, entre otras. 

¿Cómo convergen la computación cuántica y la IA?

La combinación de la computación cuántica y la inteligencia artificial (IA) es un campo de investigación y desarrollo en rápido crecimiento que tiene el potencial de impulsar avances significativos en la IA. Expertos en el tema opinan que la unión de estas tecnologías, llamada IA Cuántica, sería la unión de las dos vertientes más revolucionarias del presente: 

La IA es una revolución tecnológica  en el software: los chats de lenguaje natural que usan IA (como ChatGPT) extraen información de todos los rincones de internet de manera rápida, pero son programas que no pueden discernir si la información que proporcionan es verdadera y precisa. Es decir, solo toman información sin comprobar su fuente y veracidad, ya que no tienen esa capacidad en su programación. 

Por otro lado, la computación cuántica es una revolución tecnológica en el hardware. Esta tecnología tiene la capacidad de resolver problemas complejos mejor y más rápido que cualquier supercomputadora. En teoría, estas computadoras pueden aprender a filtrar información ambigua; podrían ser los verificadores de hechos (fact-checkers) capaces de filtrar enormes volúmenes de datos, determinando el porcentaje de precisión de las declaraciones hechas en internet para que los chats de procesamiento de lenguaje natural pudieran ser más exactos.

Esto tiene una implicación ética y de parcialidad, ¿cómo asegurar que una información es cien por ciento real? Si bien no es exactamente posible, la computadora cuántica podría dar parámetros sobre la información que encuentra, una interpretación más allá de recopilar información. 

Las computadoras cuánticas podrían hacer que la información de la IA sea más precisa y confiable.

Posibilidades de la IA cuántica en el mundo real

Existen las siguientes posibilidades para la IA cuántica:

1. Mejora del proceso de aprendizaje de IA con algoritmos cuánticos.
2. Mejora de la búsqueda neuronal de IA con algoritmos cuánticos.
3. La computación cuántica utilizará la inteligencia artificial para abordar escenarios estocásticos. 

En el futuro, el diseño de algoritmos de aprendizaje de IA basados en lo cuántico nos permitirá resolver problemas típicos más rápidamente y ayudará a acelerar áreas como el entrenamiento de IA, el reconocimiento de patrones y el análisis de fraude.

Áreas de aplicación de la IA Cuántica

La IA cuántica podría tener aplicaciones en la vida real en campos muy diversos, ayudando a tener avances en la química y ciencia de los materiales, la simulación climática, datos financieros, identificación de tendencias, realización de predicciones, evaluación de la gestión de riesgos y detección de fraude, algoritmos de cifrado seguros. Estas son algunas industrias en las que podría aplicarse IA cuántica:

Tareas de mejoramiento:

• Viajes y transporte
• Logística/cadena de suministro
• Infraestructura de red
• Control de tráfico aéreo
• Servicios financieros

Simulación:

• Química 
• Productos farmacéuticos
• Materiales
• Baterías eléctricas

Aprendizaje automático:

• Muestreo
• Interacciones adaptables entre proveedor y cliente
• Apoyo a las decisiones
• Capacitación

¿Qué se necesita pasar para que la IA cuántica sea posible?

Para los investigadores de IA, la optimización y el muestreo son especialmente importantes porque permiten entrenar modelos de aprendizaje automático más rápido y con mayor precisión, y también desarrollan un algoritmo cuántico para problemas de aprendizaje y decisión que funciona mejor que los algoritmos de IA clásicos. Por lo tanto, la computación cuántica y la IA deben alcanzar varios hitos para converger: 

• Desarrollo de hardware cuántico: La construcción de computadoras cuánticas confiables y escalables es un requisito fundamental para la IA cuántica. Los qubits cuánticos, que son la unidad básica de procesamiento en una computadora cuántica, deben ser estables y estar libres de errores para que la IA cuántica sea práctica.

• Algoritmos cuánticos: Se requieren algoritmos cuánticos específicos para aprovechar las capacidades de procesamiento cuántico en aplicaciones de IA. Esto incluye el desarrollo de algoritmos de aprendizaje automático cuántico, algoritmos de optimización cuántica y otros enfoques.

• Consideraciones éticas y de seguridad: A medida que la IA cuántica avance, es importante abordar las cuestiones éticas y de seguridad asociadas, como la protección de datos y la gestión de riesgos.

Preocupaciones sobre el uso de la IA cuántica

Existe una parte de la comunidad científica que expresa una preocupación por la combinación de la computación cuántica con la inteligencia artificial. La preocupación principal se trata de algo que pareciera sacado de la ciencia ficción: La IA cuántica para Inteligencia General Artificial (AGI). Aquí, IA cuántica se puede utilizar para avanzar los sistemas AGI que tienen el potencial de pensar y aprender como humanos. Esto, sin control adecuado, podría llevar a la “singularidad”, un concepto que se refiere a un punto hipotético en el futuro en el que la inteligencia artificial o la tecnología alcanzarían un nivel de desarrollo tan avanzado que superarían la inteligencia y la capacidad de comprensión de los seres humanos. En otras palabras, es un escenario en el que la IA se volvería autónoma y capaz de mejorar su propio conocimiento y habilidades de manera exponencial sin la intervención humana.

Fuentes:

ADI Journal – Quantum Computing and AI

Video – “The Next Computing Revolution is with AI-Quantum” ft. Michio Kaku

The Quantum Insider – How Close Are We To Quantum Artificial Intelligence?

GOOGLE – Quantum AI

BBVA Openmind – Computación Cuántica e IA