Computación cuántica y automatización industrial: una revolución en ciernes

Desde la década de 1950, la informática ha revolucionado los procesos de fabricación. Uno de los primeros pasos dados, como el control numérico por ordenador (CNC), tenía como objetivo mejorar la calidad y la productividad del mecanizado. Estos ordenadores eran de gran tamaño, costosos y se usaban para un propósito específico y limitado, y también necesitaban adquirir experiencia especializada y nuevos componentes. La computación cuántica actual se parece a esta etapa incipiente, pero su potencial para los próximos 70 años es inmenso.

A partir del mecanizado CNC en las décadas de 1950 y 1960, la automatización industrial dio sus primeros pasos con la informática. Lo que siguió a continuación fue el diseño y la fabricación asistida por ordenador (CAD/CAM). Estas nuevas herramientas crearon versiones digitales de productos, piezas y máquinas, además de permitir mejores comunicaciones entre los equipos de diseño y producción.

Por otro lado, la Industria 3.0 surgió entre los años 1970 y 1990 con los sistemas de control de procesos, la robótica y los sistemas de planificación de recursos empresariales (ERP). A medida que la tecnología informática evolucionó, surgieron herramientas económicamente más viables y asequibles, lo que llevó a las industrias a la integración de la simulación, el modelado, la automatización, la conectividad a Internet y la IA a todos los procesos de fabricación.

Computación cuántica como elemento de la fabricación industrial

Si bien los materiales y sensores cuánticos existen desde hace algún tiempo, la computación cuántica (CC) como parte de la fabricación está en sus inicios. Es un método muy diferente de procesar datos de la informática clásica. En lugar de los ceros y unos clásicos, puede procesar muchos cálculos simultáneamente. Este potencial promete abordar desafíos previamente insuperables en modelado, simulación, descubrimiento de materiales y optimización en la fabricación en la próxima década.

Se espera que, en los próximos años, la CC reduzca los cálculos masivos a segundos o menos. La capacidad que un ordenador cuántico tiene para resolver problemas que ningún ordenador clásico puede solucionar en un período de tiempo razonable se conoce como "ventaja cuántica".

Beneficios y riesgos de la computación cuántica para las industrias

Hay buenas razones para considerar la CC para una industria como parte de su estrategia a largo plazo, incluida la mitigación de riesgos. Los más frecuentes son los de ciberseguridad, los cuales podrían afectar el cifrado de los sistemas de datos existentes. Si bien algunos sistemas de tecnología operativa están separados de los sistemas de información por la llamada zona desmilitarizada en la arquitectura clásica de Purdue, el IoT y otras arquitecturas podrían verse afectados por tecnologías que rompen el cifrado habilitadas por la CC.

Por otro lado, hay muchas aplicaciones que se espera resuelvan problemas mucho más complejos. Como ejemplo, la CC podría impactar positivamente a ayudar a resolver problemas difíciles como la optimización de la logística en una red o cadena de suministro de mayor escala.

Los desafíos para implementar la CC en un entorno industrial incluyen la fiabilidad de los resultados de los ordenadores cuánticos actuales y la escalabilidad al nivel requerido por la industria. Cada día hay avances para mitigar errores en los resultados de los programas, además del desarrollo de ordenadores cuánticos con más capacidad y accesibilidad.

Hay también que considerar los impactos sociales que tendrá, como ocurre con la implementación de cualquier tecnología innovadora. Una disrupción importante será el modo en que, a medida que va avanzando su desarrollo, tenga en cuenta el impacto ambiental, no sólo en el procesamiento de datos, sino en la fabricación y el funcionamiento de este tipo de ordenadores.