Ventajas y desventajas de la informática cuántica: lo que debes saber

Por qué las ventajas y desventajas de la computación cuántica son importantes ahora

La computación cuántica ha pasado de los libros de texto de física a las agendas de las salas de juntas. El Gobierno federal de Estados Unidos promulgó la Ley de la Iniciativa Cuántica Nacional de 2018 y la complementó con financiación a través de la Ley CHIPS y de Ciencia. Por su parte, la Unión Europea está posicionando las tecnologías cuánticas como una prioridad con iniciativas como el programa Quantum Flagship. Estos y otros hechos sirven de indicio de que esta tecnología ya no es una curiosidad lejana. Organizaciones tanto del ámbito público como del sector privado están invirtiendo en capacidades cuánticas, y los responsables de ciberseguridad están prestando mucha atención a este tema.

Es fundamental comprender las ventajas y los inconvenientes de la computación cuántica, no solo para quienes se encargan de proteger los datos y gestionar la infraestructura informática, sino también para quienes buscan oportunidades de adopción de tecnología y están planificando una estrategia tecnológica a largo plazo. Los beneficios son reales y pueden suponer una transformación. Los riesgos, especialmente para gran parte de la criptografía moderna de clave pública, son igualmente significativos.

Si necesitas repasar la tecnología subyacente, aprende los fundamentos de la computación cuántica antes de profundizar en las ventajas e inconvenientes que se exponen a continuación.

Las ventajas de la computación cuántica

Resolver problemas que los ordenadores clásicos no pueden abordar

La ventaja más importante de la informática cuántica es su capacidad para abordar problemas que los ordenadores clásicos simplemente no pueden resolver en un plazo de tiempo razonable. En términos sencillos, los ordenadores cuánticos pueden resolver algunos problemas que los ordenadores tradicionales no pueden abordar.

La diferencia es cualitativa, no solo cuantitativa. Los ordenadores clásicos procesan la información de forma secuencial, incluso cuando funcionan en paralelo. Sin embargo, algunos problemas no pueden dividirse en partes más pequeñas. En el caso de varios problemas, algunos cálculos deben realizarse todos a la vez, y los ordenadores clásicos (incluso los superordenadores) no están diseñados para ello, mientras que la tecnología cuántica sí lo está.

Esta capacidad se deriva de la superposición, una propiedad cuántica que permite a los qubits existir en una combinación de estados, en lugar de estar limitados a un único cero o uno. Una forma sencilla de entenderlo es compararlo con la resolución de un laberinto. Un ordenador clásico prueba cada camino uno tras otro. Un ordenador cuántico, mediante algoritmos cuidadosamente diseñados, hace que las respuestas erróneas se anulen entre sí, de modo que, al finalizar el cálculo, lo que queda es el camino correcto. Los ordenadores cuánticos no se limitan a probar todas las respuestas a la vez mediante un paralelismo de fuerza bruta. En su lugar, se basan en patrones de interferencia que suprimen los resultados incorrectos y amplifican el correcto.

Esto abre las puertas a categorías de cálculo totalmente nuevas: la simulación de sistemas cuánticos (el caso de uso que el físico Richard Feynman propuso originalmente en 1981), la modelización de interacciones moleculares complejas y la resolución de problemas de optimización que crecen exponencialmente más allá del alcance de la informática clásica. Para comprender cómo la superposición hace posible la computación cuántica, esta guía atemporal explica los mecanismos en detalle.

Velocidad y ventaja económica cuántica

Además de resolver lo que antes era irresoluble, la computación cuántica también ofrece la posibilidad de resolver ciertos problemas más rápidamente a un coste comparable. Esto se suele describir como «ventaja económica cuántica», es decir, que los sistemas cuánticos realizan tareas que los ordenadores clásicos pueden llevar a cabo, pero lo hacen con un número mucho menor de pasos computacionales.

Pensemos en la optimización de la cadena de suministro. Los ordenadores clásicos ya gestionan las rutas y la logística de las cadenas de suministro globales, pero necesitan una enorme potencia de procesamiento para evaluar todas las variables. Los ordenadores cuánticos podrían aplicar el mismo enfoque fundamental que se utiliza para recorrer un laberinto y optimizar esas rutas de forma mucho más eficiente.

Es importante señalar que los ordenadores cuánticos no son más rápidos en todos los casos. Los ordenadores clásicos suelen funcionar más rápido que los cuánticos; sin embargo, para resolver muchos problemas requieren más pasos que sus homólogos cuánticos. La ventaja se pone de manifiesto en categorías específicas de problemas que implican grandes espacios de búsqueda combinatoria, en los que reducir el número de pasos de un nivel computacionalmente inviable a uno factible supone un gran avance.

Impulsar la inteligencia artificial, el descubrimiento de fármacos y la investigación científica

La capacidad de la computación cuántica para procesar cálculos complejos ofrece aplicaciones prometedoras en varios campos en los que se lleva a cabo una intensa labor de investigación.

Artificial intelligence and machine learning.
With its capacity to tackle computations that strain classical hardware, quantum computing could accelerate AI’s ability to learn, adapt, and evolve. Training complex models requires evaluating enormous datasets and adjusting millions of parameters, a process that quantum speedups could compress significantly. This promising application, however, must wait for quantum computers to improve their ability to handle large amounts of data.

Drug discovery and molecular modeling.
Understanding complex gene interactions requires mathematics that classical computers struggle with. Sterling Thomas first explored quantum computing to accelerate computations related to genetic mutations, and companies like D-Wave Systems are already promoting advances in materials science and drug discovery as prime applications for their quantum technology.

Crear unas bases más sólidas para la ciberseguridad

Aunque la amenaza que supone la computación cuántica para gran parte de la criptografía actualmente en uso acapara la mayor parte de la atención, esta tecnología también ofrece importantes ventajas para la ciberseguridad. Los protocolos de información cuántica, como la distribución cuántica de claves (QKD), podrían sentar las bases para garantías de seguridad mucho más sólidas, capaces de mejorar los sistemas utilizados para detectar y responder a las ciberamenazas. Esta es la otra cara de la moneda del cifrado. La misma potencia computacional que puede romper los métodos criptográficos actuales también puede aprovecharse para crear otros más resistentes.

Para proteger los datos frente a los ataques cuánticos, el NIST ya ha publicado normas de criptografía poscuántica (PQC) que establecen nuevos algoritmos diseñados para ejecutarse en ordenadores clásicos y resistir tanto los ataques clásicos como los cuánticos. A medida que la tecnología cuántica madure, podría permitir enfoques totalmente nuevos para la detección de amenazas, la identificación de anomalías y las comunicaciones seguras que vayan más allá de lo que pueden lograr los sistemas clásicos.

Para profundizar en la amenaza que supone la mecánica cuántica para la criptografía y en cómo esa misma tecnología ofrece oportunidades para la defensa, esta guía de referencia aborda ambos aspectos.

Las desventajas de la computación cuántica

Hardware y sensibilidad ambiental

Los qubits son extraordinariamente sensibles. Las vibraciones, las fluctuaciones de temperatura y las interferencias electromagnéticas pueden sacar a un qubit de su estado cuántico mediante un proceso denominado decoherencia. Incluso la más mínima perturbación ambiental provoca errores que comprometen los cálculos.

Esta fragilidad tiene implicaciones prácticas. Varios de los principales enfoques de la computación cuántica requieren entornos de funcionamiento cercanos al cero absoluto (aproximadamente -273,15 grados Celsius), lo que exige refrigeradores sobreenfriados, aislamiento y cámaras de vacío. Este es el caso de los superconductores utilizados en la computación cuántica, que dependen de temperaturas extremadamente bajas y en los que incluso fracciones de grado por encima del cero absoluto provocan errores. Enfoques alternativos, como la captura de iones, requieren una refrigeración menos extrema, pero utilizan imanes para mover los átomos, «lo que provoca interferencias entre los qubits».

Los expertos han reconocido que los sistemas cuánticos son mucho más frágiles que los ordenadores clásicos, que no cometen errores con mucha frecuencia debido a que su tecnología es muy robusta.

Sobrecarga de corrección de errores

Los errores en la computación cuántica no se limitan a un solo qubit. Dado que los qubits están entrelazados, un error en un qubit puede propagarse rápidamente a los demás, deteriorando rápidamente el estado del sistema.

La corrección cuántica de errores aborda este problema distribuyendo la información entre varios qubits y realizando mediciones para detectar errores sin alterar el cálculo subyacente. El objetivo es crear «qubits lógicos» que, en teoría, estén protegidos contra los errores. Sin embargo, este enfoque requiere muchos qubits físicos por cada qubit lógico, lo que significa que los sistemas necesarios para realizar cálculos significativos son mucho más grandes que los que hardware actual.

Los ordenadores clásicos también se basan en la corrección de errores; sin embargo, esto pasa desapercibido porque los sistemas tradicionales han llegado a ser muy eficaces a la hora de compensar los errores. La informática cuántica aún se encuentra en ese proceso de maduración, y la sobrecarga que supone la corrección de errores reduce directamente la potencia de procesamiento disponible para el cálculo propiamente dicho.

Requisitos extremos en cuanto a costes y energía

Las exigencias en materia de infraestructura de la computación cuántica se traducen en importantes costes económicos y energéticos. Los sistemas de refrigeración a una temperatura cercana al cero absoluto que requieren varias arquitecturas de ordenadores cuánticos son de gran tamaño, complejos y costosos. Otros enfoques exigen grandes cámaras de vacío. Estos requisitos hacen que la implantación de ordenadores cuánticos en las propias instalaciones resulte poco viable para la mayoría de las organizaciones.

El consumo energético es una preocupación creciente que pone en tela de juicio el optimismo inicial respecto a la eficiencia cuántica. En las primeras etapas del desarrollo de la informática cuántica, se esperaba que no fueran necesarios grandes centros de datos para realizar los cálculos, ya que un solo qubit puede «almacenar» mucha más información. Sin embargo, si alimentar ordenadores cuánticos más pequeños requiere más energía que las alternativas clásicas, esa ventaja deja de existir.

Dado que la IA generativa y otras tecnologías ya consumen una cantidad ingente de electricidad, la incorporación de las necesidades energéticas de la computación cuántica supone una presión adicional sobre las infraestructuras y los objetivos de sostenibilidad.

Aplicabilidad limitada en la vida real en la actualidad

La computación cuántica, a pesar de todo su potencial, sigue siendo un proyecto en desarrollo. Los sistemas actuales aún no pueden ejecutar los algoritmos necesarios para resolver problemas a escala industrial con volúmenes de datos significativos. Existen pequeños ordenadores cuánticos que producen resultados interesantes, pero el aspecto teórico está mucho más avanzado que lo que realmente se puede lograr en un laboratorio, y existe una brecha que es necesario cerrar.

Algunos expertos consideran que el estado actual de la tecnología cuántica moderna es solo «algo útil», ya que carece del rendimiento necesario para que las ventajas que ofrece supongan una mejora con respecto a lo que ya tenemos.

Los plazos del sector reflejan esta realidad. Según una encuesta de McKinsey, el 72 % de los expertos prevé que en 2035 habrá un ordenador cuántico totalmente tolerante a fallos, pero el 28 % restante afirma que eso no sucederá hasta 2040 o más tarde. Jim McGregor, analista principal de TIRIAS Research, comparó la trayectoria de la computación cuántica con la de la IA: «Se podría decir que la computación cuántica se encuentra en el punto en el que estaba la IA en 2015: es fascinante, pero aún no se utiliza de forma generalizada».

Cuando la informática cuántica llegue a ser comercialmente viable, es probable que la mayoría de las organizaciones accedan a ella a través de servicios en la nube, en lugar de gestionar su propio hardware, dados los enormes requisitos de infraestructura que conlleva.

Ventaja cuántica frente a ventaja comercial

Es importante distinguir entre el término conocido como «ventaja cuántica» (o «supremacía cuántica») y las ventajas comerciales a las que nos referimos en este artículo. La «ventaja cuántica» es el término habitual que se refiere a cualquier caso en el que se pueda demostrar que un problema se resuelve con un ordenador cuántico existente, mientras que sigue siendo inviable para cualquier ordenador clásico. Sin embargo, los ejemplos actuales consisten en problemas que son meramente teóricos y no tienen aplicación comercial. Para que los ordenadores cuánticos demuestren una ventaja en términos reales, no basta con que resuelvancualquierproblema; deben resolver problemas con un impacto real.

La amenaza del cifrado es un arma de doble filo

El potencial de la computación cuántica para descifrar los estándares de cifrado actuales constituye una de sus desventajas más comentadas. Mediante el algoritmo de Shor, un ordenador cuántico lo suficientemente potente podría descifrar los sistemas RSA, Diffie-Hellman y la criptografía de curvas elípticas, lo que socavaría los fundamentos matemáticos que protegen los certificados digitales, TLS y las comunicaciones cifradas.

La preocupación más inmediata no es que un futuro ordenador cuántico descifre tu cifrado en tiempo real. Es lo que está ocurriendo en este mismo momento. Es un hecho ampliamente reconocido que los datos se están robando ahora para descifrarlos más adelante, siguiendo lo que se conoce como la estrategia de«recoger ahora, descifrar después».Esto significa que los datos con sensibilidad a largo plazo ya están en peligro, independientemente de cuándo alcancen los ordenadores cuánticos su plena capacidad criptográfica. Para obtener un análisis completo de cómo la tecnología cuántica amenaza el cifrado y qué puede hacer tu organización, consulta la sección sobre ataques del tipo «recoger ahora, descifrar después» en la guía permanente.

Ventajas y desventajas de un vistazo

En la siguiente tabla se resumen las ventajas y desventajas que tendrán los futuros ordenadores cuánticos, así como las limitaciones que presentan actualmente.

Ventajasfuturas	Desventajasy limitaciones actuales
Resuelve problemas que los ordenadores clásicos no pueden abordar	Hardware extremadamente frágil y sensible a las perturbaciones ambientales.
Ofrece una ventaja económica considerable para determinadas categorías de problemas	La corrección de errores requiere muchos qubits físicos por cada qubit lógico, lo que limita la escalabilidad.
Acelera la inteligencia artificial, el descubrimiento de fármacos, la modelización molecular y la investigación científica	La refrigeración cercana al cero absoluto conlleva unos costes y un consumo energético extremos
Permite utilizar técnicas criptográficas más sólidas y mejorar la detección de amenazas	Los sistemas actuales aún no pueden ejecutar algoritmos a escala de producción
Abre nuevas posibilidades matemáticas y computacionales	Pone en peligro los estándares criptográficos de clave pública existentes a través del algoritmo de Shor

Qué implican las ventajas y desventajas para tu organización

Las ventajas de la computación cuántica indican que esta tecnología está al caer. Sectores que van desde el farmacéutico hasta el financiero, pasando por la seguridad nacional, están invirtiendo en capacidades cuánticas, y el ritmo de avance se está acelerando. Las limitaciones indican que los ordenadores cuánticos son difíciles de construir y que aún no tienen capacidad criptográfica, lo que nos da un respiro. No obstante, las consecuencias de que un ordenador cuántico a gran escala se haga realidad serán graves, por lo que hay que tomar las precauciones necesarias desde ya.

Pero ese margen de tiempo se está reduciendo. Algunos expertos creen que, en un plazo de entre cinco y ocho años, la tecnología cuántica estará disponible de forma más fiable, con sistemas que cuenten con qubits cada vez más grandes. Y la amenaza de «recoger ahora, descifrar después» significa que esperar a actualizar la criptografía supone en sí mismo un riesgo.

La conclusión para los responsables de seguridad y de TI es clara: hay que empezar a prepararse ya.

Esa preparación comienza por comprender su situación actual en materia de criptografía, identificar qué es lo que hay que proteger y desarrollar la agilidad necesaria para pasar a utilizar algoritmos resistentes a los ordenadores cuánticos cuando llegue el momento. Para obtener una guía detallada sobre la preparación de la organización, consulte los pasos para prepararse para la era cuántica en la guía actualizada.

Cómo Keyfactor ayudarte Keyfactor

Para prepararse para la computación cuántica no es necesario esperar a que la tecnología madure. Las medidas que permiten a tu organización estar preparada para la era cuántica son las mismas que refuerzan tu seguridad criptográfica en la actualidad.

Cryptographic discovery and inventory.
The first step is knowing what you have. Keyfactor’s platform connects to appliances and applications across your infrastructure to discover certificates and keys that might otherwise go untracked, including those embedded in IoT devices and open-source code.

Certificate lifecycle management.
Discovery is not a one-time exercise. Keyfactor’s platform includes a certificate lifecycle manager that detects them, finds them, brings them all in, and is able to manage them on an ongoing basis. This continuous visibility is essential for maintaining cryptographic hygiene and ensuring you can act quickly when migration becomes necessary.

Hands-on PQC experimentation.
Keyfactor’s PQC Lab provides a sandbox environment where your team can explore post-quantum cryptographic algorithms, test compatibility, and build confidence before production migration. The company also offers an open-source cryptography stack that allows organizations to implement post-quantum standards in their own custom software development.

Desarrollar la «criptoagilidad» ahora significa que podrás cambiar de algoritmo de forma eficiente cuando la computación cuántica alcance el umbral que exija tomar medidas. Para obtener un desglose detallado del producto, consulta cómo Keyfactor prepararte para la seguridad cuántica en la guía actualizada.

¿Tienes dudas sobre la informática cuántica? Tenemos las respuestas.

What are the main advantages of quantum computing over classical computing?
Quantum computers can solve certain categories of problems that classical computers cannot handle efficiently, including molecular simulation, complex optimization, and cryptographic factoring. They achieve this through superposition, which allows qubits to represent multiple states simultaneously, and through algorithms that use interference to amplify correct answers and suppress incorrect ones. For problems in these categories, quantum computing offers exponential speedups over classical approaches.

What are the biggest limitations of quantum computing right now?
The most significant limitation are hardware fragility (qubits lose their quantum state through decoherence), the overhead of error correction (requiring many physical qubits per logical qubit), extreme infrastructure costs (near-absolute-zero cooling for superconducting architectures), and limited current applicability (today’s systems cannot yet run production-scale algorithms). These challenges are actively being addressed, but they constrain what quantum computers can accomplish today.

Is quantum computing faster than classical computing?
Not always. Classical computers generally operate faster than quantum computers for routine tasks. Quantum’s advantage applies to specific categories of problems involving large combinatorial search spaces, optimization, and certain mathematical operations. For these problems, quantum computers can reduce the number of steps required from computationally impractical to feasible, which is what researchers call “quantum economic advantage.”

What is the advantage of superposition in quantum computing?
Superposition allows a qubit to exist in a combination of zero and one simultaneously, rather than being locked into a single state. This enables quantum algorithms to evaluate many possible inputs within a single computational operation. Combined with interference, superposition allows quantum computers to amplify the probability of correct answers while canceling out wrong ones. This is fundamentally different from classical parallel processing.

How does quantum computing threaten cybersecurity?
Quantum computers running Shor’s algorithm could break the mathematical problems underlying RSA and elliptic curve cryptography, making digital certificates, TLS connections, and encrypted communications vulnerable. The threat is compounded by “harvest now, decrypt later” attacks, where adversaries capture encrypted data today for future decryption once quantum computers are capable. Learn more about the quantum threat to cryptography.

Can quantum computing also improve cybersecurity?
Yes. While quantum computing threatens current cryptography, it can also enable stronger cryptographic techniques and enhance threat detection systems. NIST has published post-quantum cryptography (PQC) standards that establish new algorithms designed to work on classical computers and resist both classical and quantum attacks. As the technology matures, quantum capabilities may enable entirely new approaches to secure communications and anomaly detection.

When will quantum computers become powerful enough to break encryption?
Expert estimates vary. A McKinsey survey found that 72% of experts predict a fully fault-tolerant quantum computer by 2035, while the remaining 28% expect that milestone by 2040 or later. However, the more pressing consideration is that data with long-term sensitivity is already at risk from harvest-now-decrypt-later attacks, regardless of when full cryptographic capability arrives.

What should organizations do to prepare for quantum computing?
Start with a comprehensive cryptographic asset inventory to understand what certificates, keys, and algorithms are deployed across your infrastructure. Build continuous visibility through certificate lifecycle management. Develop a prioritized post-quantum cryptography migration roadmap. And build cryptographic agility into your architecture so you can swap algorithms efficiently when the time comes. The best time to start is now.