23 de enero de 2022 | Actualizado 8:02
Daimler Trucks / DHL / IBM

La logística de Schrödinger

Los últimos avances en computación cuántica sientan las bases de un futuro incierto, repleto de riesgos y oportunidades para la supply chain

La innovación es una búsqueda constante de la logística, que en tiempos de ecommerce, tensiones de suministro y crisis climática, puede dejarse llevar por un tecno-optimismo al que fiar su futuro. Desarrollos como la inteligencia artificial, el internet de las cosas o la automatización de procesos ya optimizan tiempos, costes y emisiones. Pero en la próxima década se atisba el desembarco de un absoluto ‘game changer’: la computación cuántica. Sus potenciales riesgos y beneficios la configuran como el objeto de la nueva carrera entre las grandes potencias, como la espacial o la armamentística. Más allá de pugnas geopolíticas, la llegada de los algoritmos cuánticos promete múltiples soluciones en toda la cadena de suministro, ya inmersa en una incipiente revolución, que se encontrará entre los segmentos más impactados por esta tecnología.

Las aplicaciones de la computación cuántica en la supply chain son, a la vez, inminentes y lejanas, inmensas y limitadas, y constituyen una gran oportunidad y una ineludible amenaza. Quizás, como ocurre con el manido gato de Schrödinger, vivo y muerto de forma simultánea hasta que se observa su estado al abrir la caja, no sabremos a ciencia cierta qué forma toma la logística cuántica hasta que domine, al fin, las cadenas globales de suministro.

El uso de la computación cuántica en la supply chain constituye una gran oportunidad y una ineludible amenaza

En todo caso, “la computación cuántica permitirá la optimización de la logística gracias a una mayor velocidad de ejecución de los algoritmos”, resume el gerente de Desarrollo Técnico de MJC2, Julian Stephens, cuya compañía provee de softwares y algoritmos a grandes empresas logísticas británicas y europeas. Esta tecnología ofrecerá una planificación logística “en tiempo real”, lo que permitirá una “actualización dinámica y efectiva, basada en eventos cambiantes”. La cuántica podrá resolver de manera más eficiente problemas de mayor alcance, tener en cuenta más variables y acelerar la capacidad de reacción a los cambios. Sin embargo, “no solucionará por completo los problemas de optimización, aunque sí contribuirá a mejorarla enormemente”.

OPTIMIZACIÓN DE LA CADENA LOGÍSTICA
Los algoritmos basados en la computación cuántica permitirán dar mejores respuestas al conocido Problema del Agente Viajero: dada una lista de ciudades y la distancia entre cada una, ¿qué ruta debería seguir un camión para distribuir mercancías en todas ellas y volver al origen de la manera más eficiente? ¿Qué trayecto minimiza distancias, tiempos, costes y emisiones? La respuesta a esta pregunta es un quebradero de cabeza dada la complejidad computacional que requiere, que aumenta de manera factorial a medida que se añaden variables. De este modo, si una empresa de paquetería tiene que ir a cuatro destinos distintos (A, B, C y D), tendrá 24 rutas distintas posibles.

Si bien un ordenador convencional no tendrá problemas en elegir la más corta, sí los tendrá cuando se requiera mayor alcance: dadas diez ciudades, las rutas posibles aumentan hasta más de 3,6 millones, y dadas cuarenta, la cifra se convierte en astronómica y alcanza los 48 dígitos. La siguiente representación, que ejemplifica el Problema del Agente Viajero en 304 ciudades estadounidenses, explica el proceso de búsqueda de la ruta óptima mediante un algoritmo de recocido simulado, similar a los algoritmos que usan en la actualidad para la planificación de rutas y almacenes las empresas de paquetería, postales o navieras.

El cálculo de la mejor opción todavía es más complejo si, a la distancia entre ciudades, se añaden las demás variables que debe contemplar todo operador logístico, como el volumen de paquetes a entregar, la disponibilidad y situación de camiones y conductores, las afectaciones en la carretera o los tiempos de tránsito en el transporte multimodal. En un futuro todavía indeterminado, con la llegada de los algoritmos cuánticos, las compañías logísticas podrán solventar estos y otros problemas similares en las distintas partes de la supply chain, como la organización del almacén o la congestión en los puertos. “Todavía es pronto para ver estos desarrollos integrados en las operaciones del día a día”, concluye el desarrollador Julian Stephens, “los ordenadores cuánticos en la actualidad son demasiado grandes, caros y no tienen el suficiente número de cúbits (o bits cuánticos) para solucionar estos problemas”.

¿CUÁNDO LLEGARÁN LAS PRIMERAS SOLUCIONES CUÁNTICAS A LA LOGÍSTICA?
En 2019, el gigante tecnológico Google presentó el procesador cuántico Sycamore, de 54 cúbits. Su anuncio copó las portadas internacionales con una afirmación esperanzadora: por primera vez, se había alcanzado la supremacía cuántica, es decir, la capacidad computacional de realizar tareas fuera del alcance de los ordenadores convencionales. El Sycamore permitió entonces realizar en 200 segundos un cálculo para el que la computadora tradicional más potente del momento hubiera necesitado 10.000 años.

Podría llegar el próximo año un procesador cuántico con las prestaciones necesarias para aplicarse en logística

Por su parte, la multinacional tecnológica IBM presentó el mismo año el primer ordenador cuántico comercial del mundo, el Falcon, un procesador de 27 cúbits dentro de un cubo hermético de 2,7 metros de vidrio con 1,27 centímetros de espesor. Superando lo establecido por la famosa Ley de Moore (que predice que la capacidad de computación se dobla cada 24 meses), los ordenadores cuánticos de IBM han duplicado cada año su número de cúbits, que en 2021 han alcanzado los 127 con su recién presentado Eagle, lo que convierte a esta pesada máquina en un hito de nuestros tiempos. Siguiendo las previsiones de la compañía norteamericana, el próximo año podría llegar el Osprey, un procesador de 433 cúbits que promete romper todos los esquemas y ofrecer las prestaciones necesarias para su aplicabilidad en la logística.

Acordió

Procesadores cuánticos de IBM

  • Procesador cuántico: Falcon
  • Capacidad computacional: 27 cúbits
  • Prestaciones: Ejecuta circuitos cuánticos en la plataforma IBM Cloud

  • Procesador cuántico: Hummingbird
  • Capacidad computacional: 65 cúbits
  • Prestaciones: Crea prototipos de aplicaciones cuánticas

  • Procesador cuántico: Eagle
  • Capacidad computacional: 127 cúbits
  • Prestaciones: Ejecuta aplicaciones cuánticas 100 veces más rápido en IBM Cloud

  • Procesador cuántico: Osprey
  • Capacidad computacional: 433 cúbits
  • Prestaciones: Circuitos dinámicos que permiten una mayor complejidad algorítmica

  • Procesador cuántico: Condor
  • Capacidad computacional: 1.121 cúbits
  • Prestaciones: Desarrollo sin fricciones con flujos de trabajo cuánticos integrados en la nube

  • Procesador cuántico: Beyond
  • Capacidad computacional: 1m – 1M cúbits
  • Prestaciones: Servicios superiores a los mil cúbits desde la interfaz de programación Cloud API, solución de errores de conexión y mejora de los flujos de trabajo cuánticos.

Fuente: IBM

Con este volumen de cúbits “es suficiente, si se dispone de los algoritmos adecuados, para romper la capacidad computacional de los superordenadores”, según indica el investigador especializado en inteligencia artificial y computación cuántica, Enrique Solano. “El problema es que necesitas algoritmos compactos que logren superar las limitaciones tecnológicas”. En caso contrario, “se pasa a otro paradigma computacional que requiere millones de cúbits”.

El profesor Solano creó en 2008 un centro de investigación en la Universidad del País Vasco denominado Qutis Center, destinado al desarrollo de soluciones cuánticas, muchas de ellas aplicables a la cadena de suministro, algo que según cuenta fue considerado en un origen como “exótico y ciencia ficción”. Hasta 2021, el centro ha publicado más de 200 artículos científicos sobre este rompedor asunto. Este ejercicio, trece años después, Solano ha dado el salto al mundo empresarial y es el consejero delegado de dos empresas, Quanvia y Kipu Quantum, afincadas en Bilbao y Munich (Alemania), que tienen como eslogan central “la democratización de la computación cuántica”. No es de extrañar que el investigador se muestre optimista con los últimos desarrollos; de hecho, asegura que los algoritmos que su equipo está desarrollando van a funcionar con 400 cúbits, y prevé que comiencen a ser implementables “de tres a cinco años”.

“Mi equipo desarrolla algoritmos cuánticos bajo la premisa de que estarán disponibles en cinco años”
Enrique Solano Investigador de la Universidad del País Vasco y CEO de Quanvia y Kipu Quantum

Este tipo de algoritmos complejos ya se han llevado a la práctica, a menor escala, en el pasado. En 2016, el fabricante de vehículos Volkswagen logró optimizar por vez primera las rutas de los taxis en Beijing (China) mediante el uso de computación cuántica. Tres años después, dio pasos de gigante en este desarrollo al completar con éxito un test pionero en Lisboa (Portugal), donde utilizó el primer sistema cuántico de enrutamiento de tráfico del mundo para definir las trayectorias de los autobuses. Su algoritmo demostró una predicción muy aproximada del volumen de tráfico y congestión en la ciudad, una información que permitió a los conductores tomar las trayectorias más rápidas para llegar de manera eficiente a sus destinos.

Desde el fabricante de automoción aseguran que han observado un “progreso significativo” en los últimos años y esperan “ampliar aun más” su conocimiento en el campo de la computación cuántica y “desarrollar una comprensión profunda”. “La computación cuántica estará lista para el mercado en un futuro previsible”, anticipan desde Volkswagen, “como empresa, tenemos la intención de pasar a la vanguardia, determinando cómo se puede usar esta tecnología y cómo se pueden desarrollar aplicaciones en computadoras cuánticas para introducirlos en el mercado”.

También el gigante aeronáutico europeo Airbus está apostando con fuerza por la computación cuántica para optimizar, entre otros desafíos, el diseño de sus aeronaves, las operaciones de carga y, por supuesto, encontrar las rutas más eficientes en tiempo real para sus aviones. Así, la compañía lanzó en 2020 un concurso en el que animaba a los participantes a dar respuestas cuánticas a un set de cinco problemas y oportunidades que presenta esta tecnología para el futuro de Airbus. La amplia gama de aviones, tanto para pasajeros como mercancías, de esta multinacional con sede en Toulouse (Francia) surca los cielos del planeta, de media, en más de 30 millones de ocasiones cada año. Dadas estas cifras, “la computación cuántica se convierte en un elemento muy relevante para reducir costes”, comenta el profesor Enrique Solano, quien sintió una grata sorpresa al descubrir que “muchas de las preocupaciones cuánticas de Airbus tienen que ver con la cadena de suministro”.

EL METAVERSO CUÁNTICO
Aunque por sí solas las soluciones cuánticas serán revolucionarias, su implantación se entiende en el contexto de toda la industria 4.0, o en lo que el investigador Solano denomina “metaverso cuántico”, que “no es otra cosa que su combinación con el internet de las cosas, la realidad aumentada, la realidad virtual y la inteligencia artificial. En esta filosofía de la industria 4.0, también está la computación cuántica”.

Suele afirmarse que mientras el cerebro humano piensa de forma lineal, la ciencia evoluciona exponencialmente. En este contexto, las empresas quedan sujetas al avance tecnológico, y las que no se adaptan a él pueden ver peligrar su destino. El consultor en Tecnologías para Logística y Cadena de Suministro de Bytemaster, Andreu Camps, no es tan optimista como Solano en cuanto al mencionado horizonte (de tres a cinco años) y las posibilidades de la computación cuántica, y asegura que “todavía estamos lejos y en el enfoque logístico a medio plazo no tiene mucho sentido”. El interés que la consultoría ha encontrado entre las empresas en el blockchain, el 5G o la cuántica “es puramente residual, la logística tiene otros tiempos y necesita hacer muchas cosas antes siquiera de pensar en tecnologías tan jóvenes”.

“La logística necesita hacer muchas cosas antes de empezar a pensar en tecnologías tan jóvenes”
Andreu Camps Consultor en Tecnologías para Logística y Cadena de Suministro de Bytemaster

De este modo, inteligencia artificial, electrificación, digitalización y automatización, entre otros desarrollos, se exhiben ya como disruptivos, y en este ámbito “aun quedan muchas empresas que no están al nivel tecnológico adecuado para lo que enfrentan en sus mercados”, concluye Andreu Camps. “No hace falta irse tan lejos, las que no cuenten con un ERP (sistema de planificación de recursos empresariales) que evolucione y mejore la rentabilidad de la compañía morirán en cinco o diez años”.

Este darwinismo empresarial, que ya beneficia en el sector a las grandes empresas de paquetería, navieras, ferroviarias y aéreas, se puede acuciar en un futuro si entra en juego el ‘game changer’ cuántico. Para mitigarlo, el desarrollador Julian Stephens aboga por la inversión pública, que “será útil para poder alcanzar cierta masa crítica”. Además, “hay muchos problemas de optimización logística que benefician directamente al sector público”. Los algoritmos cuánticos, por ejemplo, “ayudarán a proveer de manera eficiente servicios como la distribución de vacunas o la atención médica a domicilio”.  Del mismo modo, cuando el consejero delegado de Quanvia y Kipu Quantum, Enrique Solano, habla de “democratizar la computación cuántica”, explica que sus empresas están trabajando para llevar este desarrollo “directamente a las escuelas, universidades, formación profesional, museos tecnológicos y también al arte o las finanzas”.

¿UNA TECNOLOGÍA AL ALCANCE DE UNOS POCOS?
“Hay empresas que todavía creen que te van a poder vender un ordenador cuántico de pocos cúbits por 20 millones de euros, eso no tiene ni presente ni futuro”, añade Solano, que recuerda que “nadie necesita un ordenador cuántico en su mesa, sino que es suficiente con el acceso online”. La democratización que preconiza pasa por el desarrollo de servidores cuánticos, con los que poder realizar operaciones desde un ordenador convencional. “Una empresa de delivery de comida podrá contratar a bajo coste un servicio de optimización de rutas de logística”, concreta el profesor, “democratizar no significa solamente repartir, sino proveer servicios a empresas que, aun facturando poco, necesiten optimizar sus trayectos”.

Sin embargo, Julian Stephens sostiene que la comunicación entre una computadora convencional y una cuántica “puede generar retrasos, pues se tiene que convertir la información al lenguaje y la estructura de datos adecuados para un ordenador cuántico, así como a la inversa”. Aun así, “se ha demostrado que es posible mejorarlo, pero por el momento, la escala de las máquinas no es lo suficientemente grande como para resolver los problemas más importantes de optimización logística”, asegura Stephens.

“Los ordenadores cuánticos no pueden resolver aún los grandes retos de la optimización logística”
Julian Stephens Gerente de Desarrollo Técnico de MJC2

Los expertos consultados difieren al situar un horizonte para la consolidación de la cuántica en la cadena de suministro, pero coinciden en sus potenciales riesgos. Principalmente, en ciberseguridad: la capacidad abusiva de desencriptación es uno de los motivos que llevan a China y Estados Unidos a competir ferozmente por su desarrollo, pero a su vez amenaza a las compañías del sector logístico. “El riesgo es absoluto”, manifiesta el consultor de Bytemaster, Andreu Camps, “un ordenador cuántico tiene capacidad para descifrar en pocos segundos cualquier código encriptado de cualquier sitio del planeta, como gobiernos, corporaciones o bancos”. Esto ocurre porque es capaz de probar todas las combinaciones posibles ante una clave de seguridad, destaca Camps, “y si pruebas todas las opciones, das con la clave”.

En el sector logístico, “los ciberataques están aumentando de forma exponencial, pero con una herramienta así no tendríamos opción”. Para contrarrestar estas amenazas, se están diseñando también llaves de seguridad cuánticas. Estas serían de especial interés para la industria automotriz, principalmente por los grandes riesgos en ciberseguridad que encarna el desarrollo de coches autónomos. “Hay que adaptarse a los estándares de ciberseguridad por el posible acceso de los ordenadores cuánticos”, afirma en este sentido el profesor Enrique Solano, “pues es probable que rompan los criterios de seguridad actuales de internet mediante algoritmos de factorización”. Y concluye: “es lo que en inglés se denomina ‘quantum awareness’, hay que estar preparados para la era cuántica”.