La frase ‘computación cuántica’ ha estado en boga en los últimos tiempos. Todo el mundo habla de ella. Pero ¿de qué trata realmente?
La computación cuántica es un campo emergente de la informática de vanguardia que aprovecha las cualidades únicas de la mecánica cuántica para resolver problemas que van más allá de la capacidad incluso de las computadoras clásicas más potentes.
El campo de la computación cuántica comprende una variedad de disciplinas, entre ellas el hardware cuántico y los algoritmos cuánticos. Aunque todavía se encuentra en desarrollo, la tecnología cuántica pronto podrá resolver problemas complejos que las supercomputadoras no pueden resolver o no pueden hacerlo con la suficiente rapidez.
Al aprovechar la física cuántica, las computadoras cuánticas plenamente desarrolladas podrían procesar problemas enormemente complejos a órdenes de magnitud más rápido que las máquinas modernas.
Para una computadora cuántica, los desafíos que a una computadora clásica le llevarían miles de años resolver podrían reducirse a unos minutos.
El estudio de las partículas subatómicas, también conocido como mecánica cuántica, revela principios naturales únicos y fundamentales. Las computadoras cuánticas aprovechan estos fenómenos fundamentales para realizar cálculos probabilísticos y mecánico-cuánticos.
Cuatro principios clave de la mecánica cuántica
Para comprender la computación cuántica es necesario comprender estos cuatro principios clave de la mecánica cuántica:
- Superposición: la superposición es el estado en el que una partícula o sistema cuántico puede representar no sólo una posibilidad, sino una combinación de múltiples posibilidades
- Entrelazamiento: el entrelazamiento es el proceso en el cual múltiples partículas cuánticas se correlacionan más fuertemente de lo que permite la probabilidad regular
- Decoherencia: la decoherencia es el proceso en el cual las partículas y los sistemas cuánticos pueden decaer, colapsar o cambiar, convirtiéndose en estados únicos medibles mediante la física clásica
- Interferencia: la interferencia es el fenómeno en el cual los estados cuánticos entrelazados pueden interactuar y producir probabilidades más o menos probables
Qubits en vez de bits
Mientras que las computadoras clásicas dependen de bits binarios (ceros y unos) para almacenar y procesar datos, las computadoras cuánticas pueden codificar incluso más datos a la vez utilizando bits cuánticos, o qubits, en superposición.
Un qubit puede comportarse como un bit y almacenar un cero o un uno, pero también puede ser una combinación ponderada de cero y uno al mismo tiempo. Cuando se combinan, los qubits en superposición pueden escalar exponencialmente. Dos qubits pueden calcular con cuatro datos, tres con ocho y cuatro con dieciséis.
Sin embargo, cada qubit solo puede generar un único bit de información al final del cálculo. Los algoritmos cuánticos funcionan almacenando y manipulando información de una manera inaccesible para las computadoras clásicas, lo que puede proporcionar velocidades de procesamiento más rápidas para ciertos problemas.
A medida que el desarrollo de chips de silicio y superconductores ha ido aumentando a lo largo de los años, es muy posible que pronto lleguemos a un límite material en la capacidad de procesamiento de las computadoras clásicas. La computación cuántica podría proporcionar una vía para resolver ciertos problemas importantes.
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