Juan Ignacio Cirac, físico: “La IA está haciendo colapsar la carrera científica tal y como la hemos conocido”

Aunque le cueste reconocerlo, Juan Ignacio Cirac está cada año en las quinielas de los premios Nobel de Física y es uno de los científicos españoles más destacados. Su trabajo pionero en computación cuántica ha abierto el camino en una de las áreas más prometedoras en investigación, que ahora compite con los omnipresentes modelos de lenguaje de la inteligencia artificial (IA). A su juicio, no sabemos qué sucederá el día en que ambas tecnologías sumen fuerzas, pero podría desbordar todas nuestras expectativas.

Cirac, que desde 2001 es director de la división teórica del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica, participa estos días en el festival Passion for Knowledge, que se celebra en San Sebastián organizado por el Donostia International Physics Center (DIPC). Allí ha explicado los mayores desafíos que tiene el campo en el que trabaja y el gran salto adelante que se ha producido en los últimos tres o cuatro años. Sobre el desarrollo de la IA, se muestra optimista, pero cree que ha producido un cambio de paradigma en la carrera científica, sobre todo entre los investigadores más jóvenes, que se encuentran en un apasionante cruce de caminos. 

Decía el escritor Benjamín Labatut que con el descubrimiento de la física cuántica los seres humanos dejamos de entender el universo. ¿Coincide?

En cierto sentido, sí. Pero yo creo que no ha sido la primera vez. Se produjo una situación similar con el descubrimiento de las ondas electromagnéticas. Al principio no sabemos qué está pasando, pero cuando empiezas a poner las piezas, y a entender cuáles son las leyes, te familiarizas con ello.

Pero la física cuántica sigue siendo difícil de explicar. ¿Alguna vez ha deseado trabajar en algo más intuitivo? 

Pues sí. De hecho, muchas veces, cuando hablo en público de la física cuántica, digo que me gustaría ser un médico y estar hablando de cómo la sangre fluye y compararlo con un coche que pasa un semáforo. En cuántica desgraciadamente no existen muchas metáforas y eso lo pone un poco más difícil.  

Ustedes le llaman el “día Q” a la fecha en la que un gobierno o una empresa sea capaz de desarrollar un ordenador cuántico que los demás no tengan. ¿Cómo se imagina ese día?

El día Q se refiere sobre todo a la posibilidad de que alguien pueda descifrar de pronto todos los mensajes secretos. En cuanto eso ocurra tendrá un gran impacto en toda la sociedad. Eso no pasa ni un día, sino que va mejorando poco a poco, a no ser que no sepamos que lo están haciendo. Porque esa es otra opción, claro. Si eres lo suficientemente inteligente, puedes utilizar esos ordenadores cuánticos para descifrar mensajes y no lo notaríamos. Los métodos actuales de encriptación tendrían un problema porque los podrían desencriptar con un ordenador cuántico sin que nos diéramos cuenta. En el futuro, cuando tengamos sistemas cuánticos también de comunicación, evitaríamos ese problema, porque sabríamos inmediatamente si alguien está escuchando al otro lado.

Si eres lo suficientemente inteligente, puedes utilizar esos ordenadores cuánticos para descifrar mensajes y no lo notaríamos

O sea, durante un tiempo uno de estos agentes podría tener la capacidad de escuchar, pero no contárselo a nadie.

Eso es.

Sin embargo, se está trabajando en la criptografía postcuántica, que nos podría proteger sin necesidad de cuántica, ¿verdad?

Exacto. Eso es de una manera que nos permite, dentro del conocimiento que tenemos hoy en día, protegerla con respecto a los ordenadores cuánticos, de tal forma que si incluso un ordenador cuántico ya existiera, no la podría descifrar. Y como tenemos expectativas que estos ordenadores cuánticos puedan venir dentro de unos pocos años, ya estamos cambiando nuestros sistemas de criptografía a los llamados postcuánticos.

¿Podría explicar de forma sencilla en qué consisten?

Los ordenadores cuánticos, a pesar de lo que se piensa, pueden hacer algunas cosas y otras no. La idea es encriptar utilizando las cosas que no puede hacer los ordenadores cuánticos. Lo único es que el hecho de que creamos que no las puede hacer no quiere decir que no las pueda hacer. A lo mejor a alguien se le ocurre una forma de hacerlo.

La gran pregunta es qué pasará cuando la IA y la computación cuántica se junten. ¿Eso ya va más allá de nuestra imaginación?

Yo creo que lo has descrito perfectamente. Va a desbordar nuestra imaginación porque no lo podemos predecir, aunque son posibles dos escenarios muy distintos. Un escenario es que no ayude para nada. Es decir, que dentro de las cosas que no pueden hacer los ordenadores cuánticos sea acelerar la IA. ¿Eso es posible? No lo sabemos. Y otra posibilidad es que sí que lo pueda acelerar, que lo acelere mucho y que dé lugar a otra revolución. En estos momentos estamos con estas dudas. ¿Y por qué no lo sabemos? La razón principal es porque no tenemos ordenadores cuánticos lo suficientemente fiables como para empezar a probar y ver si funcionan o no funcionan. Y es muy difícil hacer predicciones sin tener el ordenador.

Y en el sentido contrario, ¿la IA está ayudando a avanzar en la computación cuántica?

Definitivamente sí. Nos ayuda no solo en la cuántica, sino en todas las investigaciones y en todo el desarrollo. Pero en particular el construir un ordenador cuántico es complicado, tiene muchas variables. Hay muchas cosas que hay que optimizar, organizar y la IA lo hace mucho mejor que cualquier otro sistema.

¿Qué opina de lo que está pasando entre las compañías tecnológicas de inteligencia artificial y el trabajo de los matemáticos? ¿Les va a afectar a ustedes?

Sí, porque evidentemente nuestros problemas están muy relacionados con las matemáticas y, si la IA puede avanzar en matemáticas, también puede avanzar en física teórica. Y no es solo que una de estas compañías empieza a resolver problemas, es que ahora todo el mundo, sin tener una formación tan técnica con la que tenemos nosotros, puede empezar a resolver problemas, aunque no los entienda. Y eso crea un cambio. Ahora, en estos momentos últimos tres o cuatro meses de que toda la carrera científica, tal y como la hemos entendido, colapsa. ¿Qué es lo que hay que hacer? ¿Entrenarte muy bien para saber muchas matemáticas y poder resolver problemas difíciles o entrenarte con ella para saberla utilizar o intentar resolver todos los problemas posibles o intentar profundizar para entenderlos y así tener nuevas ideas? Hay una discusión a nivel de física teórica, matemáticas y de otros campos en los cuales está impactando.

¿Incluso científicos tan asentados como usted están viviendo esta convulsión?

Nosotros hemos participado en esto desde hace tiempo. Empezamos a estudiar cómo la IA nos podía ayudar e incluso publicamos artículos diciendo: nos ayuda, pero no puede hacer esto. Hasta que al cabo de tres meses ya sí podía hacerlo. Lo que va pasando es que se va comiendo un poco el campo, pero yo lo veo como una gran oportunidad más que como un problema. Hay una gran oportunidad para poder ahora tener una tecnología para hacer ciencia muy, muy potente que nos permite avanzar mucho. Para poder encontrar cosas nuevas, yo creo que va a ser muy útil.

¿Existe el peligro de que resuelva el problema en el que usted lleva 20 o 30 años trabajando y no sepa muy bien por qué?

Pero es que eso es muy interesante, porque la IA si tú le dices resuelve esto, bueno, a lo mejor te lo resuelve y no entiendes cómo, pero lo que le puedes hacer es que vaya paso a paso y lo haga de una forma más intuitiva. Ya te digo, lo veo como una herramienta fundamental para la investigación, pero la veo también como que hay un cambio de paradigma de lo que es la carrera científica, sobre todo para las personas más jóvenes. Las personas que tienen un entrenamiento, que son fabulosas, que ganan concursos de matemáticas, pues ahora se encuentran que esa ventaja que tenían con respecto a los demás, pues es distinta. Eso va a cambiar un poco la forma de hacer la investigación.

Permítame la broma: ¿siguen quedando diez años para que la computación cuántica sea una realidad?

Bueno, sí. Cuando decimos esto de 10, 20 años o 30 años, es que no están las cosas muy claras. Lo que sí que ha habido son unos resultados importantes durante los últimos dos o tres años que lo ponen realmente a vista. Pueden ser cinco, o seis, para los primeros ordenadores cuánticos que puedan hacer alguna tarea específica, como descifrar mensajes. Y para los mayores, un poco más.

¿Cuál es ese avance?

Como los ordenadores cuánticos no se pueden aislar perfectamente, en condiciones ideales, entonces tienen errores. Cuando construyes estos ordenadores cuánticos, de repente uno de esos cúbits que forman el ordenador cuántico hace algo que no tiene que hacer y eso hace que el resultado no sea correcto. Y sabemos muy bien que hay que corregir esos errores. Pero hasta ahora, a la hora de corregir introducíamos más errores que los que había antes y eso es lo que ha cambiado desde hace un año o año y medio. Ya se ha conseguido corregir errores y que después de la corrección tengas menos errores que antes de la corrección y eso abre el buen camino.  

Eso tiene que ver con los conceptos de “cúbit” y “cúbit lógico”. ¿Podría explicar de manera didáctica qué es cada cosa?

En los ordenadores cuánticos las unidades de información no son los bits como los ordenadores usuales, sino los cúbits o bits cuánticos que obedecen las leyes de la física cuántica. Estos cúbits cuánticos pueden tener superposiciones y pueden hacer cosas como en paralelo a la vez. Eso es lo que explotan los ordenadores. Si estos cúbits fuesen perfectos, y estuviesen completamente aislados, no habría nada que hablar, sería el ordenador cuántico y funcionaría perfectamente.

Soy un domador de cúbits en muchos sentidos. Son rebeldes y hay que conseguir hagan lo que queramos

¿Y el cúbit lógico es ese mismo cúbit pero muy ordenado?

Sí. Estos cúbits tienen problemas y de repente no hacen lo que quieres. Lo que hay que hacer es corregirlos y para eso lo que hacemos es coger muchos cúbits para que almacenen otro cúbit, es decir, almacenar un cúbit en varios. Por ejemplo, si fuesen bits, si queremos poner un cero, ponemos cinco ceros, de tal forma que si uno falla, pues todavía vemos que hay cuatro ceros. Lo corregimos con la reserva. En este caso, si tenemos cinco cúbits físicos, decimos que tenemos uno lógico, porque este ya está corregido.  

Entonces, ¿es usted un domador de cúbits?

Sí, sí, completamente. Pero domador en muchos sentidos. Son rebeldes y hay que conseguir hagan lo que queramos. 

¿Hay algún logro por venir gracias a la computación cuántica, como los materiales superconductores a temperaturas más elevadas?

Sí, bueno, sabemos que una de las aplicaciones de estos ordenadores cuánticos es en investigación, en el desarrollo de materiales, desarrollo de fármacos y en el estudio también de física cuántica. Y en esto ya creemos que esto no van a pasar 100 años, sino que está ocurriendo ya. Ya se están haciendo avances en computación cuántica que nos ayudan a comprender mejor los materiales, a comprender algunas de sus propiedades. Ese que has mencionado tú de la superconductividad de alta temperatura es un problema que ha habido un avance hace unos pocos meses que ya nos permite hacer cálculos con estos ordenadores cuánticos, que es muy difícil hacerlos con los ordenadores clásicos. Ha llegado el momento también gracias a que los ordenadores cuánticos ya tienen los números suficientes de cúbits y ya son lo suficientemente buenos. No son perfectos, pero son suficientemente buenos como para poder hacer predicciones con ellos.  

Ya se están haciendo avances en computación cuántica que nos ayudan a comprender mejor los materiales, a comprender algunas de sus propiedades

Si supiera que van a dar el Nobel de Física al campo de la cuántica, ¿se metería en la terna de posibles ganadores?

Es que hay muchos campos de las tecnologías cuánticas. Si lo hubiesen dado por a lo mejor alguna cosa relacionada con las arquitecturas, pues a lo mejor podía ser uno de los candidatos. Pero luego están algoritmos, ¿no? Hay varios campos en los que se pueden dar.

¿Se reconoce como el “padre de la computación cuántica” que no llaman a veces los medios?

No.

¿El tío abuelo?

No, no. ¡Ja, ja, ja! 

¿Algún grado de parentesco? Porque ha estado en el meollo de la resolución, ¿no?

Claro. Lo que pasa es que tuve la suerte cuando esto de la computación cuántica empezaba. Yo estaba por ahí. Me gustaba mucho. Y me puse a investigar. Y entonces hice contribuciones.

¿Cuál ha sido el momento más emocionante en su carrera científica? 

Creo que hay dos cosas que a mí me llamaron de ilusión. Una de ellas fue cuando la gente está preguntando cómo construir un ordenador cuántico. Y un día se nos ocurrió la idea para que funcionara y me pasé toda la noche sin dormir intentando demostrarlo. A la mañana siguiente parecía que funcionaba. Eso fue un gusto, un momento “¡Eureka!”. La segunda está relacionada con otro campo de investigación que hago que se llaman redes de tensores, que está un poco relacionado con la inteligencia artificial. También se hizo en el año 2003. De repente se nos ocurrió que algo que estábamos haciendo podía tener una aplicación completamente distinta que no habíamos pensado nunca. Eso nos hizo cambiar completamente la perspectiva de lo que estábamos intentando hacer, dejar de hacerlo y empezar a hacer otra cosa. Porque abría una puerta nueva y nos metimos por ahí. 

¿Es verdad que los momentos más brillantes de las carreras científicas casi siempre se producen en la juventud?

Sí, y hay varias razones. Primero, estamos más frescos, estamos más capacidad, nuestros cúbits están menos usados, ja, ja, ja. También tenemos tal vez menos prejuicios, tenemos menos experiencia, pero sobre todo tenemos es más tiempo. Según te vas haciendo mayor, vas teniendo nuevas responsabilidades y esas responsabilidades te quitan el hecho de que te puedas dedicar todo el tiempo a hacer las investigaciones. Yo creo que todas estas cosas se suman.

¿Cree que la cuántica ha sido especialmente manoseada por las pseudociencias?

Sí, muchos casos son sangrantes. Lo que pasa que cuando ellos hablan de cuántica no es la cuántica que sé yo. Será otra cosa que es muy distinta. Ellos lo tendrán que demostrar lo que dicen de sus productos. Lo que sí que puedo decir es que, cuando lo explican, eso no es la física cuántica con la que yo trabajo.

Por último, si mañana tuviera su ordenador cuántico funcionando, ¿qué gran pregunta le haría?

Le pediría que me explique qué pasó en el Big Bang y, si es posible, qué hubo antes.