Más allá de Bits y Qubits: Elaboración efectiva de políticas estadounidenses para el progreso cuántico
By Sameer Boray, Senior Policy Manager; Joe Hoellerer, Director of Government Affairs; and Leopold Wildenauer, Senior Policy Manager
Aunque AI sigue siendo un centro de coordinación en las discusiones de política en todo el mundo, las tecnologías cuánticas están surgiendo rápidamente como una fuerza transformadora y pueden unirse pronto a la IA en estas conversaciones globales.
El cálculo cuántico complementa la informática convencional y tiene el potencial de impulsar innovaciones en toda la economía estadounidense. Como AI, las tecnologías cuánticas ya se utilizan diariamente. Las empresas aprovechan la física cuántica para el almacenamiento de información, transmisión, cálculo o medición. Y como AI, el cuántico tiene posibilidades transformadoras. Utilizando los denominados qubits que permiten a las computadoras cuánticas procesar simultáneamente grandes conjuntos de datos, la tecnología tiene el potencial de revolucionar la investigación y el desarrollo (R plagaD), y optimizar las decisiones empresariales en sectores como la logística, el desarrollo de drogas y la fabricación. Las comunicaciones cuánticas pueden asegurar transferencias de datos, protegiendo contra amenazas digitales con aplicaciones comerciales a corto plazo. Además, la detección cuántica puede promover la atención médica mediante una mejor detección, diagnóstico y tratamiento de enfermedades.
A medida que celebramos el Día Mundial del Cuántico el 14 de abril, es un recordatorio importante para que todos los gobiernos se mantengan al frente de esta dinámica conversación y prioricen las consideraciones normativas que aseguran que esta tecnología pueda seguir prosperando a través de actividades de R plagaD, colaboración internacional, implementación de la cadena de suministro y desarrollo de la fuerza laboral.
Reconociendo el potencial transformador de las tecnologías cuánticas, Estados Unidos fue un impulso temprano en la política cuántica y ha adoptado importantes medidas durante la última década para ayudar a la dirección cuántica de Estados Unidos.
En 2018, el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (NSTC) estableció el Estrategia estadounidense para proteger y avanzar el liderazgo estadounidense en la ciencia cuántica de la información (QIS). Además, Estados Unidos adoptó un enfoque coordinado de la investigación de QIS mediante la promulgación de la Ley de Iniciativas Cuánticas Nacionales. La ley inicial se promulgó en 2018 y posteriormente se modificó y complementó con la legislación pertinente de QIS en la Ley de Autorización de Defensa Nacional (NDAA) para los años fiscales 2019, 2020, y 2022, así como con la Ley de CHIPS y Ciencia de 2022.
Si bien el crecimiento de la capacidad computacional a través de computadoras cuánticas puede llevar a una mayor innovación, este desarrollo no está sin repercusiones. Una computadora cuántica suficientemente madura podría generar claves criptográficas utilizadas por algoritmos de cifrado de claves públicas como RSA y ECC. Estos algoritmos se utilizan ampliamente para asegurar comunicaciones civiles y militares, infraestructura crítica y transacciones financieras. Para mitigar los riesgos para los sistemas criptográficos vulnerables, el gobierno emitió el Memorando de Seguridad Nacional 10 (NSM-10) en 2022, que dirigió a las agencias federales a reconfigurar tantos sistemas como sea posible para utilizar la criptografía resistente al quántico en 2035, al tiempo que recomendaba medidas para promover el liderazgo estadounidense en la computación cuántica. Este año, se espera que NIST libere las versiones finales de cuatro algoritmos de cifrado seguro cuántico que las agencias y entidades comerciales pueden utilizar para proteger sus sistemas criptográficos en riesgo.
Si bien las aplicaciones de las tecnologías cuánticas siguen creciendo a nivel mundial, los Estados Unidos tienen una importante oportunidad de aprovechar su liderazgo. Aquí están ocho recomendaciones que los funcionarios estadounidenses pueden aprovechar para prepararse para un futuro cuántico que maximice los beneficios transformadores de esta tecnología:
1. Reautorizar las actividades federales en el marco de la Ley Nacional de Iniciativa CuánticaLos legisladores deben centrarse especialmente en las secciones de la legislación relativa a la investigación y el desarrollo, la Ciencia de la Información Cuántica (QIS), las actividades de los laboratorios nacionales, las asociaciones públicas privadas y las iniciativas clave de laboratorio a mercado.
2. Financiación apropiada para el Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE), National Science Foundation (NSF) y National Institute of Standards and Technology (NIST) Programas de ciencias de la información cuántica. Estos programas apoyan actividades clave de investigación para misiones cuantificadas y ayudan a promover la empresa de investigación cuántica de Estados Unidos. Para los ciclos de financiación actuales y futuros, ITI alienta al Congreso de los Estados Unidos a fondos sólidamente apropiados para la investigación DOE, NIST y NSF QIS, los cinco NQIRSC autorizados por el sec. 302 de la Ley NQI, y la Expansión Cuántica de Usuarios del DOE para la Ciencia y la Tecnología (conocido como programa "QUEST").
3. Promover la colaboración entre los sectores público y privado e iniciativas de sandbox que permiten la comercialización de la detección cuántica y la computación. Este compromiso puede producir probablemente un mercado innovador para usos pro-sociales de tecnologías cuánticas.
4. Colaborar con aliados y competidores para garantizar un enfoque coherente y coordinado. Las tecnologías cuánticas permiten a los países saltar al desarrollo tecnológico actual. Dado que los gobiernos internacionales están haciendo inversiones importantes, incluyendo inversiones en investigación básica teórica cuántica, preparación de la fuerza de trabajo y divulgación educativa, su crucial para que Estados Unidos trabaje con aliados y competidores a un enfoque fragmentado que podría dejar atrás a Estados Unidos. Esto puede lograrse promoviendo la participación de los interesados de la industria en las normas internacionales fora y invitando también a las naciones aliadas a que cooperen en iniciativas de cómputo cuántico y de investigación QIS y desarrollo de la fuerza de trabajo.
5. Establecer una cadena de suministro cuántico robusta y resistente. La cadena de suministro cuántica es global, altamente especializada y fragmentada. Las perturbaciones a este delicado equilibrio podrían retrasar o poner en peligro de otra manera la dirección estadounidense en QIS. Para construir cadenas de suministro resistentes, el Congreso de los Estados Unidos debería adoptar un enfoque basado en el riesgo y encargar un estudio para analizar los riesgos globales de la cadena de suministro cuántica, recomendar políticas para resolver las barreras de la cadena de suministro y armonizar las leyes comerciales globales pertinentes. Los encargados de formular políticas deben trabajar con la industria para comprender mejor qué partes de la cadena de suministro están en riesgo y considerar iniciativas de financiación para prestar apoyo.
6. Construir una fuerza de trabajo lista cuánticaLas inversiones en hardware cuántico y talento de software pueden aumentar la capacidad del capital humano mediante políticas educativas, programas de capacitación, créditos fiscales y políticas de inmigración. Los responsables de la formulación de políticas pueden comenzar financiando plenamente el Programa piloto de educación cuántica del NSF, autorizado por la Ley sobre la infancia y la ciencia (P.L. 117-167), que ha asignado 32 millones de dólares a lo largo de cinco años para apoyar la educación del K-12 y la formación de maestros en QIS.
7. Integrar el quántico con computación clásica, incluyendo computación de alto rendimiento (HPC) y supercomputación. Las inversiones realizadas en exascale y HPC acelerarán los avances en la innovación necesarios para lograr el cuántico. Además, los sistemas clásicos desempeñan un papel fundamental en la obtención de datos y la realización de pruebas de progresión y estrés de sistemas de cálculo cuánticos intrincados.
8. Preparar y planificar un futuro cuánticoA medida que se finalizan las normas de la Cryptografía Cuántica (PQC), se basan en políticas existentes como NSM-10 y OMB M-23-02 para apoyar la transición federal a PQC para 2035. Para mitigar los riesgos para los sistemas criptográficos más vulnerables, el Congreso de los Estados Unidos debe asignar la financiación necesaria para la migración de sistemas gubernamentales y trabajar con instituciones de investigación, universidades y entidades del sector privado para realizar investigaciones sobre casos de uso, herramientas y aplicaciones para PQC.