por Nima Leclerc
18 de mayo de 2022
Cuando las personas piensan en la competencia de alta tecnología con China, generalmente piensan en el espacio.Pero si bien los aterrizajes lunares y las misiones de Marte podrían capturar la imaginación competitiva, hay una carrera tecnológica aún más grande, pero mucho menos apreciada: la computación cuántica.Esto tiene importantes implicaciones de seguridad nacional: un ataque cibernético impulsado por la computación cuántica contra los Estados Unidos podría ser peor por órdenes de magnitud que un ataque convencional, lo que lleva a las interrupciones de la red eléctrica nacional o billones de dólares en pérdidas a una sola institución financiera.
Las computadoras cuánticas tienen el potencial de romper el cifrado RSA, el protocolo que subyace a casi toda la codificación segura de la información bancaria, los secretos militares confidenciales y el acceso a las redes de energía.Por lo tanto, un ataque cibernético lanzado con una computadora cuántica dejaría todos los sistemas que dependen del cifrado RSA hoy vulnerable, incluido el cifrado AES-256 utilizado en gran medida por la U.S.militar.Para proteger la seguridad nacional, Estados Unidos necesita continuar haciendo protocolos de cifrado Safe para defenderse de tales ataques.
A diferencia de las computadoras clásicas donde la información se codifica en bits individuales que pueden estar en el estado "0" o "1", las computadoras cuánticas codifican la información en mezclas de "0" y "1" estados o qubits.El control de múltiples qubits para hablar entre sí genera enredos, donde la información ahora está codificada en las interacciones entre qubits.Esto aumenta el posible número de estados codificados exponencialmente, lo que permite acelerar exponencial en ciertas tareas computacionales.
Descifrar la información confidencial utilizando los recursos computacionales actuales tomaría miles de años, pero tomaría menos de unos días en una computadora cuántica.Esto significa que un ataque cibernético importante podría ser factible en estas máquinas debido a su capacidad de descifrar fácilmente la información exponencialmente más rápido que sus contrapartes clásicas.
Al igual que la inteligencia artificial y las comunicaciones 5G, la detección cuántica, la computación y las comunicaciones son tecnologías emergentes que dominarán lentamente todos los aspectos de nuestras vidas en el futuro cercano.
Las computadoras cuánticas tienen un gran potencial para salvar vidas mediante la ruptura de problemas computacionales que de otro modo tomarían la edad del universo para resolver, como el diseño eficiente de nuevos medicamentos y predecir catalizadores más eficientes para fertilizar.Pero si nuestros adversarios lo usan nefastos, los nuevos tipos de ataques cibernéticos podrían volverse más frecuentes y, en última instancia, comprometer la seguridad nacional.
La estrategia de China para la innovación cuántica se centra en la asociación público-privada y en la centencia de la tecnología como una prioridad nacional.Su iniciativa "Hecha en China 2025" ha aumentado la financiación para empresas como Alibaba y Origin Quantum en este dominio y ha subsidiado miles de millones de dólares de inversiones anuales, incluido el desarrollo de un Centro cuántico de $ 1 mil millones en Hefei.
El compromiso de China de invertir en esta tecnología también se refleja en sus leyes de propiedad intelectual.En 2021, un informe mostró que China presentó un total de 3.000 patentes en tecnología cuántica, mientras que Estados Unidos se encuentra en 1.500, lo que lo pone en desventaja competitiva.
Estados Unidos tiene la oportunidad de convertirse en un líder mundial en computación cuántica, pero se necesitará un trabajo significativo para llegar allí..Dibujar paralelos al soviético-u.S.Carrera espacial, Estados Unidos necesita aumentar las asociaciones privadas públicas, centrarse en capacitar a una fuerza laboral cuántica y centrar sus esfuerzos en hacer de esta una prioridad nacional para ser competitiva con los principales actores como China.
En los Estados Unidos, las asociaciones público-privadas tienen un largo historial de aceleración de la innovación en el dominio espacial.El contrato de la NASA con SpaceX para lanzar Spacecrafts de la tripulación Dragon ha permitido al gobierno aprovechar los cohetes reutilizables desarrollados por SpaceX y proporciona incentivos adicionales para que SpaceX continúe persiguiendo esta tecnología..Estados Unidos claramente tiene la infraestructura para apoyar la innovación trabajando directamente con empresas privadas, y debe hacerlo en el dominio cuántico.
La Ley Nacional de Iniciativa Quantum (NQI) aprobada por el Congreso en 2018 fue creada para reforzar a U.S.competitividad en ciencia y tecnología cuántica.Un impulso clave de esta Ley fue promover un ecosistema animado, a través de la coordinación del gobierno con los actores corporativos a través del Consorcio de Desarrollo Económico Quantum (QED-C), aceleradores y la creación de centros cuánticos en National Labs.Si bien esto crea la sinergia necesaria para iniciar discusiones importantes sobre las prioridades de la tecnología, carece de las inversiones significativas y sostenidas necesarias para traducir descubrimientos científicos en tecnologías cuánticas utilizables.
Así como el gobierno chino trabaja directamente en proyectos centrados en Quantum con compañías como Huawei y Academic Labs, Estados Unidos necesita utilizar sus éxitos en proyectos corporativos financiados por el gobierno en la industria espacial como modelo para el dominio cuántico.Esto requerirá primero expandir el presupuesto del NQI de los $ 800 millones actuales a los miles de millones de dólares que actualmente invierte China por China.
A continuación, el u.S.El gobierno necesita aprovechar sus asociaciones existentes con la industria a través del QED-C para decidir sobre asignaciones específicas para proyectos contratados.A través de proyectos contratados, Estados Unidos podrá tomar la iniciativa para guiar la dirección de la innovación cuántica al tiempo que aprovecha la escalabilidad de las fundiciones industriales, los recursos informáticos y el tremendo talento.
Because of the long timescales of industrial R&D in quantum computing and communications, many companies in this arena have few sources of revenue in the near term.Los proyectos contratados por el gobierno tendrán el beneficio adicional de generar ingresos tempranos para incentivos a estas compañías para permanecer en el juego a largo plazo..
Un obstáculo clave que enfrenta Estados Unidos para convertirse en el líder mundial en tecnología cuántica es su escasez de talento.La mayoría de los científicos e ingenieros cuánticos en la industria en los Estados Unidos tienen doctorados con una amplia capacitación en áreas de investigación estrechas, como física de materia condensada y criptografía cuántica.Aunque su experiencia es extremadamente valiosa para guiar las decisiones de alto nivel dentro de una empresa, como el mapeo de las arquitecturas de computadoras cuánticas de mapeo, gran parte del diseño de bajo nivel de estos sistemas se reduce a los fundamentos en ingeniería eléctrica clásica, ciencias de la computación y ciencias de los materiales.
China ya está superando a los Estados Unidos en estas áreas en todos los niveles de educación..En el nivel K-12, compañías como Origin Quantum son esfuerzos de encabezado para enseñar los fundamentos de la ingeniería cuántica en las escuelas primarias.A nivel universitario, China ha introducido la ciencia de la información cuántica como especialización para estudiantes universitarios y capacitación de posgrado cuántico ampliado.
A nivel profesional, China ha introducido una Asociación de Promoción de Integración de Educación de la Industria para equipar a expertos en campos no cuantos con los antecedentes mínimos para hacer un giro profesional.Aunque Estados Unidos ha adoptado algunos de estos enfoques, especialmente con Harvard y la Universidad de Chicago que lanzan programas de doctorado de ingeniería cuántica, se necesita hacer mucho más trabajo.
Como primer paso, las empresas pueden capacitar a científicos e ingenieros "cuánticos" de disciplinas clásicas para unirse a la fuerza laboral cuántica.Por ejemplo, los ingenieros de microondas han sido centrales para la industria de las comunicaciones durante más de 80 años.Pero la ingeniería de microondas también es fundamental para desarrollar las computadoras cuánticas basadas en superconductores actuales utilizadas por IBM y Google.Esto proporciona una oportunidad única para que los ingenieros de microondas clásicos traduzcan su conjunto de habilidades para innovar en el dominio cuántico, con una baja barrera de entrada.
El Congreso debe hacer más para proporcionar los recursos para promover este tipo de pivote profesional.El NQI debería aumentar los esfuerzos de divulgación a las comunidades de ciencia e ingeniería más grandes para crear conciencia sobre las oportunidades disponibles en la industria cuántica y proporcionar talleres complementarios y clases en línea para apoyar a los profesionales de la carrera tardía en la realización de una transición cuántica.
Estados Unidos tiene la oportunidad de lograr un nuevo momento Sputnik.Los costos potenciales para la seguridad y la competitividad económica de permanecer al margen superan con creces las inversiones que Estados Unidos necesita hacer para alcanzar su objetivo.Estados Unidos debe hacer que la innovación de la tecnología cuántica sea con urgencia una prioridad nacional y aprovechar los recursos expansivos y el grupo de talentos que ya tiene a su disposición.
