El entrelazamiento cuántico, la llamativa conexión entre partículas que impulsa nuevas capacidades en el sector financiero
El entrelazamiento es un fenómeno de la física cuántica que hace que el estado de dos partículas quede correlacionado aunque estén separadas. En computación cuántica, esta cualidad se utiliza para analizar cantidades masivas de variables y, en paralelo, abrir nuevas vías para compartir información de forma más eficiente y segura. Unas características muy útiles para su aplicación en el sistema financiero, desde la optimización de carteras de inversión a la protección de las comunicaciones.
La computación cuántica es una de las disciplinas más prometedoras para el sector financiero. Es capaz de resolver ciertos problemas complejos de forma mucho más eficiente que la computación clásica y puede analizar simultáneamente relaciones complejas entre cantidades masivas de variables. Una capacidad que se basa en un fenómeno fascinante de la física moderna que llegó a sorprender al mismísimo Einstein: el entrelazamiento cuántico.
El entrelazamiento es un fenómeno que se da en la física cuántica en el que dos o más partículas interactúan de manera que sus estados quedan correlacionados. Cuando esto sucede, ambas quedan conectadas y dejan de poder interpretarse de manera independiente. Aunque estén a kilómetros o incluso a años luz de distancia, conforman un sistema cuántico cuyas propiedades quedan ligadas (sin que esto implique la transmisión de información de forma instantánea). Albert Einstein lo llamó "acción fantasmal a distancia" para describir un fenómeno que le parecía contraintuitivo y no compatible con la teoría de la relatividad. Tras décadas de experimentos, se ha confirmado que el entrelazamiento es un fenómeno real, reconocido con el Premio Nobel de Física de 2022 a los responsables de los experimentos con fotones entrelazados.
La aplicación del entrelazamiento en la computación cuántica consigue que varios cúbits (bits que se pueden encontrar en una superposición de ambos estados al mismo tiempo) queden conectados entre sí y formen un único sistema. Lo más interesante es que estos cúbits entrelazados pueden, además, describir múltiples estados de forma simultánea, lo que permite abordar problemas con muchísimas combinaciones posibles. Por ejemplo, diez cúbits entrelazados pueden representar más de mil estados a la vez, mientras que cincuenta llegan a más de mil billones. Gracias a esto, la computación cuántica puede representar relaciones complejas de manera más eficiente que la computación clásica, algo especialmente útil para abordar problemas donde muchas variables dependen unas de otras al mismo tiempo.
El entrelazamiento cuántico y el sistema financiero
La capacidad de analizar y reflejar la interdependencia entre variables es muy útil para el sector financiero, en ámbitos como la valoración de carteras, el cálculo de riesgos o la detección de fraudes. Mientras que los ordenadores clásicos tienen que analizar las soluciones una a una o realizando aproximaciones, gracias al entrelazamiento y la superposición, un sistema cuántico puede modelar múltiples correlaciones de forma simultánea y aumentar la probabilidad de identificar soluciones relevantes.
La tecnología cuántica todavía está en desarrollo y requiere de mucha investigación y preparación para desarrollar sistemas cuánticos completos que sean eficientes y fiables. Mientras tanto, se avanza en dos frentes complementarios. Por un lado, ya es posible utilizar técnicas inspiradas en la computación cuántica que se ejecutan en ordenadores clásicos pero imitan principios cuánticos para obtener mejores resultados en problemas concretos. Por otro lado, se está poniendo mucho foco en el desarrollo de algoritmos cuánticos genuinos —diseñados para ejecutarse en procesadores cuánticos— que utilizan características como el entrelazamiento o la superposición para resolver problemas que la computación clásica aborda con mucha mayor dificultad.
Uno de los primeros algoritmos cuánticos es el formulado por Lov Grover en 1996 y que toma su nombre. Resuelve un problema que puede parecer sencillo: detectar elementos específicos dentro de entornos desestructurados con múltiples elementos. De manera clásica, la única manera de solucionarlo es aislar y revisar los elementos uno por uno. El algoritmo de Grover utiliza la superposición para codificar todos los posibles elementos y ejecutar la búsqueda de forma mucho más eficiente. De esta manera, se introduce lo que se conoce como aceleración cuadrática: en un millón de elementos, un ordenador clásico necesitaría revisarlos uno por uno, mientras que el algoritmo de Grover reducirá la búsqueda a unos mil pasos. En este proceso aparece el entrelazamiento al generarse correlaciones entre los cúbits que quedan intrínsecamente conectados. Su utilidad se ha demostrado en simulaciones tipo Montecarlo y en búsqueda de patrones como las que se aplican a la detección del fraude.
Un algoritmo más reciente y también con aplicaciones prácticas en el sector financiero es el algoritmo QAOA (de las siglas en inglés 'Quantum Approximate Optimization Algorithm'), formulado en 2014 por Edward Farhi, Jeffrey Goldstone y Sam Gutmann. Es un algoritmo híbrido cuántico-clásico que se está probando para resolver problemas de optimización combinatoria por su capacidad para facilitar la elección entre muchísimas combinaciones posibles. Entre sus aplicaciones, destacan la optimización de carteras y la gestión de riesgos gracias a sus capacidades para simular distintas combinaciones de condiciones de mercado y analizar un gran número de variables interdependientes al mismo tiempo.
Entrelazamiento y seguridad
Además de las ventajas para análisis y combinaciones, la computación cuántica abre una nueva era de la ciberseguridad. Por un lado, las nuevas herramientas cuánticas capaces de analizar combinaciones masivas de datos ponen en riesgo los sistemas clásicos de cifrado. Sin embargo, las tecnologías cuánticas también se están demostrando útiles para blindar mejor los sistemas. En este contexto, también se exploran conceptos como la entropía, fundamental para describir la aleatoriedad en sistemas físicos y que puede aplicarse a la generación de claves criptográficas más robustas.
El entrelazamiento es otra de las características cuánticas que puede jugar un papel determinante en la defensa de los sistemas, ya que su capacidad para conectar la información de los cúbits permite blindar el intercambio de claves criptográficas. Es la base de la distribución cuántica de claves (QKD, por sus siglas en inglés), un método de comunicación de claves que aprovecha una propiedad de la física cuántica: cualquier intento de interceptarla o medirla altera su estado. Esto permite detectar cualquier intento de hackeo y delata al atacante.
Para avanzar en estas comunicaciones protegidas por la cuántica, BBVA colabora en el proyecto Q-Design, un consorcio de 15 empresas patrocinado por la Agencia Espacial Europea e Hispasat para crear una red de distribución cuántica de claves a través de satélites. Aún en estado embrionario, su objetivo es crear una infraestructura de comunicación que proteja la información en todo momento y es uno de los primeros pasos para el desarrollo de una futura internet cuántica.
El entrelazamiento cuántico requiere todavía de tiempo y desarrollo para ver sus aplicaciones en el día a día, pero ya es la base sobre la que se construyen nuevas técnicas avanzadas. Sus capacidades empiezan a tomar forma como herramientas que apuntan a una nueva generación de servicios financieros más avanzados en análisis, optimización y seguridad.