Por Carlos ToxtliComputación cuántica y tecnologías del futuro

Siempre es bueno conocer a quien habla

Mexicano

16 años de experiencia en el área de Tecnologías de la información

Maestro en Innovación Empresarial y Tecnológica

PhD Computer Science

¿De qué vamos a hablar?

Esta es una charla de amigos en la que hablaremos de:

● Analizaremos a lo que nos referimos con “futuro”.● Reflexionaremos un poco acerca de cómo se vive el pasado y el futuro en el

presente. (pongámonos profundos)● Analizaremos algunos estudios que predicen las tendencias tecnológicas.● Evaluarèmos en términos de tecnología que se necesitará.● Definiremos una ruta a seguir para estar preparados ante lo que viene.

El futuro y el pasado convivenEl mundo no ha evolucionado a la misma velocidad, en esta época se vive la realidad de algunas décadas atrás como el caso de Cuba hasta hace poco, en el cuál se vivía como años atrás en otros países.

El futuro y el pasado conviven

O como por ejemplo la ciudad de Dubai es lo que muchos consideraríamos el futuro en el presente.

¿De qué depende vivir en el futuro?

Algunas ciudades vivirán en el futuro y algunas no. ¿De qué dependerá?. Podemos irnos por el orden de las potencias mundiales (GDP). Eso

probablemente pueda darnos una relación entre el desarrollo económico y la capacidad para crear infraestructura avanzada.

Veamos el top 20

Top 20

Producto Interno Bruto

Gross Domestic Product

Es probable pero ...Por ejemplo San Francisco es la capital del emprendimiento tecnológico, pero realmente ese ambiente del futuro no se siente, ¿Porqué?

¿Entonces de que depende?

Podemos analizar otro factor, veamos quienes han generando la nueva tecnología. ¿Alguien reconoce de donde la mayoría de estas marcas?

Japón

Ellos podrían tener una respuesta a nuestra incógnita.

Además ellos viven realmente en el futuro a 14 horas adelante que México y Colombia por poner una referencia.

Cumple con ser potencia y algo más28 años continuos de superávit (no le pierden), ningún otro país lo ha logrado

Al parecer ellos entendieron bien de lo que trata el capitalismo.

Al ser potencia y ser productores de tecnología podrían tener la respuesta.

Vamos a averiguarlo

Transporte - Tren bala ShinkansenTecnología de 1964, alcanza hasta los 603 km/h. A la fecha ningún otro tren del mundo ha alcanzado esa velocidad. El metro de CDMX alcanza hasta 100 km/h.

Internet en todos lados

Ya sea en la cima de un monte o viajando bajo la tierra a 320 km/h, la velocidad de conexión no suele bajar de los 10 MB simétrica. La gente suele usar algo llamado Pocket Wifi.

Robots en varios lados

Ves “robotos” en las entradas de los lugares moviendose, algunos hablán pero por lo general en japones y otros bailan en los restaurantes.

Los mejores baños del mundoNingún otro lugar del mundo se esmera en competir por tener el mejor baño. En japón cada baño tiene tecnología y diseño distinto. Desde los que te abren la tapa al entrar y la cierran al salir y acompañan con música esos “momentos incomodos” (TOTOs). Como los famosos “japanese style” (very challenging).

Pero en 10 años no será como lo pintanNos pintan que los coches volarán y levitarán arriba de pasto en vez de carreteras

Pero para allá vamos

Tal vez no tengamos coches que vuelan pero ya hay sistemas de transporte de una ciudad basados en teleféricos. Tal vez no haya carreteras verdes, pero ya hay coches verdes XD

El futuro inmediato no será una “ciudad del futuro”

El futuro próximo no va a residir en una ciudad con infraestructura inteligente generalizada y medios de transporte “del futuro”, sino en gran parte se vivirá con tecnologías programables que podamos acoplar a nuestra persona o a la infraestructura existente.

Songdo

Songdo IBD está ubicada en Corea del Sur.

Denominada la ciudad del futuro, construida desde ceros durante 10 años y terminada en 2015

Masdar

Abu Dhab, ciudad autosustentable creada en medio del desierto.i

Next Tokyo

Japón está construyendo la próxima ciudad del futuro sólo con impresoras 3D industriales, sin intervención humana.

Las tecnologías regresan

Tal vez no era su tiempo cuando emergieron tecnologías que considerábamos del futuro. Por ejemplo en los setentas la inteligencia artificial fue una gran promesa que nunca sucedió, mucho dinero fue invertido y los resultados eran decepcionantes. Hasta hace pocos años las plataformas de inteligencia artificial resurgieron con hardware más poderoso y software más eficiente.

Si lo vamos a ver pronto

Ya debimos haber empezado …

El presente es el resultado de tecnologías con muchos años de evolución que son maduras y por eso se comercializan.

Comercializar algo inestable es predestinarlo al fracaso, es por eso que analizarèmos no la tecnología que emerja de aquí a 10 años, sino la tecnología que será una realidad comercial en ese periodo.

Evolución de las

tecnologías

Existen estudios que analizan las mega tendencias tecnológicas, las expectativas que hay hacia ellas y el tiempo que se estima hace falta para que sea madura.

Analizarémos los resultados de Gartner.

Gartner - Hype Cycle

Gartner es una consultora de investigación de tecnologías de la información que utiliza el Hype Cycle o “ciclo de sobre-expectación” como guía para saber el estado de las tecnologías más prometedoras a nivel mundial y aquellas que aún no se han hecho conocidas pero tienen elevadas expectativas de crecimiento.

Análisis a 12 años20112010

20092008

20072006

20052016

Cazando keywords

Yo cuando estoy en la audiencia suelo anotar esas palabras y páginas que me pueden proporcionar más información acerca del tema de la plática. En este caso les ahorraré el trabajo dándoles las keywords de las tecnologías que les interesen aprender o profundizar.

No se preocupen en anotar al final daré la liga de donde podrán descargar la presentación.

2016

2017

2018

2019

2020

2021

2022

2023

2024

2025

Computación Cuántica

La computación cuántica es un paradigma de computación distinto al de la computación clásica. Se basa en el uso de qubits en lugar de bits, y

da lugar a nuevas puertas lógicas que hacen posibles nuevos algoritmos.

QubitEs la unidad mínima de la computación cuántica. Los dos estados básicos de un qubit son y que corresponden al 0 y 1 del bit clásico (se pronuncian: ket cero y ket uno). Pero además, el qubit puede encontrarse en un estado de superposición cuántica combinación de esos dos estados ( ).

Qubit en términos de espín

El bit toma valores discretos y qubit continuos.Un qubit basado en la polarización de un fotón: |0> y |1> son equivalentes a la polarización vertical y horizontal. Se representa con la esfera de Bloch.

Operaciones con Qubits

Superposición: Gato de SchrödingerUn gato dentro de una caja con un dispositivo que libera gas venenoso en el 50% de los casos. Al terminar el tiempo, hay una probabilidad del 50% de que esté muerto o vivo. Según los principios de la mecánica cuántica el resultado es la superposición de los estados «vivo» y «muerto» hasta no abrir la caja y observarlo.

Coherencia cuánticaUn estado cuántico debe mantener su fase durante un cierto periodo de tiempo. El comportamiento físico de los bosones resulta ser el contrario de los fermiones. Los fotones que son bosones, no existe el principio de exclusión para ellos, es decir, tienden a estar en el mismo estado. La coherencia cuántica sólo puede ocurrir a temperaturas muy bajas cercanas al cero absoluto

Computadoras cuánticas no comerciales

Algunas de las instituciones que cuentan con alguna:

● IBM, University of Michigan (EU), Yale University (EU), University of Bristol (UK), University of New South Wales (Australia), Hefei National Laboratory (China), University of Southem California (EU), Swiss Federal Institute of Technology (Suiza)

Computadoras cuánticas

comerciales

Por tan solo 10 millones de dólares pueden llevarse una computadora cuántica.

● D-Wave 1a generación.● D-Wave 2a generación.

Actualmente tienen una:

● University of Southem California, Lookheed Martin, NASA, Google, Agencias gubernamentales de EU

D-Wave 2

El sitio más frío del universo entero

Es la D-Wave 2 con una temperatura de -272.99 ºC es 2º más frío que la nebulosa Boomerang (era el punto más frío conocido)

D-Wave 2

512 qubits.

El procesador evalúa todas las posibilidades simultáneamente.

El sistema de refrigeración y la computadora consumen 15kW a comparación de una super computadora normal que consume 3750kW.

¿512 qubits es mucho?

439 son dedicados solo al procesamiento.

Cada qubit extra lo potencia 100 veces. La D-Wave 1 tenía 128 qubits y la 2 que tiene 512 es 300,000 veces más potente. 3,600 veces más rápida que una supercomputadora.

Problemas de miles de millones años de resolver, se resuelven en horas. Es solamente veloz para ciertos algoritmos.

Compuertas lógicas y cuánticas.

Lo que en lógica clásica un si es un interruptor en en la física cuántica representa una rotación de pi sobre los ejes x y z.

Lógica clásica y lógica cuántica

Conceptos cuánticos

Tiempo polinómicoSe usa en computación para calcular el tiempo de ejecución y si este puede ser representado en un polinomio.Los algoritmos cuánticos ayudan a reducir los tiempos de ejecución a polinómicos.Dentro de los tiempos polinómicos, podemos distinguir:

Algoritmo de Shor

Este algoritmo es capaz de factorizar un número entero de n número de bits. Esto es importante porque los principales algoritmos de seguridad como el RSA están basados en este principio. Ya se ha logrado factorizar enteros de 20,000 bits, esto supera al RSA-768, RSA-1024 y RSA-2048 que hasta ahora eran los más seguros.

Algoritmo de Shor

De acuerdo con los creadores del RSA, la factorización de un número de 200 dígitos requiere 4 mil millones de años de tiempo de cómputo; la factorización de un número de 500 dígitos requiere 1025 años.

Desde tiempos de los griegos hasta ahora el problema de factorización de grandes cifras en primos era imposible.

Ahora con tan solo 2 qubits se logra factorizarlo en tiempo polinómico.

Lenguajes de programación cuántica

Lenguajes imperativos

● Q● QCL● Q-gol● qGCL● Quantum C

Lenguajes funcionales

● QML● QFC & QPL● Quipper

Shor en QCL

Google Quantum Computer Playground

Simulador de una computadora cuántica desarrollado por Google, utiliza QScript y soporta hasta 22 qubits.http://qcplayground.withgoogle.com/#/home

Shor

Ejecutando Shor

Problemas de optimización

La programación cuántica resuelve problemas de optimización. Un problema de optimización puede ser representado de la siguiente forma

Dada: una función f : A \to R donde A es un conjunto de números reales. Buscar: un elemento x0 en A tal que f(x0) ≤ f(x) para todo x en A

("minimización") o tal que f(x0) ≥ f(x) para todo x en A ("maximización").

Ejemplo

Iluminar con colores distintos.

2026

2027

Se prolongará la vida a 100 años promedio gracias al NMN. Habrá 1 billón más de personas.

En próximas décadas se estabilizará en 11 billones (1, 1, 4 y 5 billón en América, Europa, África y Asia/Oceanía respectivamente).

Nanobots de tercera generación auto repararán nuestro cuerpo.

Erradicación del cáncer.

Manual de la vida gracias a Behavioral Science (i.e. Dunedin)

ID genético (estudio ADN) y cerebral (nervio óptico)

¿Qué más?

¿Qué hay de los robots?

Los robots humanoides no nos ganarán el asiento en el metro de aquí a 10 años, pero si será lindo verlos en las entradas de los lugares ayudándonos con lo que vamos a hacer en el lugar.

¿Qué hay de los bots?

Recuerden que la revolución industrial hizo que los humanos ya no hagan trabajo físico y lo hagan las máquinas. La entrante revolución de los bots está haciendo que los humanos ya no hagan el trabajo intelectual y lo hagan los bots.

Como vimos, de aquí a 10 años las tecnologías conversacionales y de toma de decisión que vimos en el estudio ya estarán maduras. Los bot-boss cada vez serán más usados por lo que es muy probable que si consiguen chamba su jefe se un bot.

Intelligent Beings Oriented

Programming

La siguiente etapa son lenguajes de programación en los que ordenaremos acciones a bots (agents). Serán en lenguaje natural o estructurado. Programar será solo dar órdenes a entes inteligentes.

Agent-oriented programming

● SARL● Jade

Reflexión final

¿Ya nos cargó el payaso?

Sí

Reflexión

No es cierto, miles de oportunidades, aquí hablamos de alrededor de 80 tecnologías que requerirán profesionales, investigadores y emprendedores que las desarrollen y creo ver a varios de aquí capaces de desempeñarlas.

A darle, el éxito es para los que empiezan hoy y no de los que quieren hacer las cosas.

Conclusiones

https://goo.gl/KPVzgi

Gracias

La liga de descarga la publicaré en mi Facebook Page y en mi twitter. Gracias por su atención.

Twitter: @ctoxtli

http://facebook.com/carlos.toxtli