Ordenador cuantico como funciona

Ordenador cuantico como funciona

Desarrollo de la informática cuántica

Ahora que hemos conseguido que las unidades de conmutación y memoria de los ordenadores, conocidas como transistores, sean casi tan pequeñas como un átomo, tenemos que encontrar una forma totalmente nueva de pensar y construir ordenadores. Aunque un ordenador clásico nos ayuda a hacer muchas cosas asombrosas, “bajo el capó” no es más que una calculadora que utiliza una secuencia de bits con valores de 0 y 1 para representar dos estados (piense en un interruptor de encendido y apagado) para dar sentido y tomar decisiones sobre los datos que introducimos siguiendo un conjunto de instrucciones preestablecidas. Los ordenadores cuánticos no pretenden sustituir a los clásicos, sino que se espera que sean una herramienta diferente que utilizaremos para resolver problemas complejos que están más allá de las capacidades de un ordenador clásico.

Básicamente, como estamos entrando en un mundo de big data en el que la información que necesitamos almacenar crece, se necesitan más unos y ceros y transistores para procesarla. En su mayor parte, los ordenadores clásicos se limitan a hacer una cosa a la vez, por lo que cuanto más complejo es el problema, más tiempo se necesita. Un problema que requiere más potencia y tiempo de lo que los ordenadores actuales pueden acomodar se denomina problema intratable. Estos son los problemas que se prevé que resuelvan los ordenadores cuánticos.

La computación cuántica explicada

La computación cuántica es un tipo de cálculo que aprovecha las propiedades colectivas de los estados cuánticos, como la superposición, la interferencia y el entrelazamiento, para realizar cálculos. Los dispositivos que realizan cálculos cuánticos se conocen como ordenadores cuánticos[1]:  I-5 Aunque los ordenadores cuánticos actuales son demasiado pequeños para superar a los ordenadores habituales (clásicos) en aplicaciones prácticas, se cree que son capaces de resolver ciertos problemas de cálculo, como la factorización de enteros (en la que se basa el cifrado RSA), de forma sustancialmente más rápida que los ordenadores clásicos.[2] El estudio de la computación cuántica es un subcampo de la ciencia de la información cuántica.

Existen varios tipos de ordenadores cuánticos (también conocidos como sistemas de computación cuántica), entre ellos el modelo de circuito cuántico, la máquina de Turing cuántica, el ordenador cuántico adiabático, el ordenador cuántico unidireccional y varios autómatas celulares cuánticos. El modelo más utilizado es el circuito cuántico, basado en el bit cuántico o “qubit”, que es algo análogo al bit en la computación clásica. Un qubit puede estar en un estado cuántico 1 o 0, o en una superposición de los estados 1 y 0. Sin embargo, cuando se mide, siempre es 0 o 1; la probabilidad de uno u otro resultado depende del estado cuántico del qubit inmediatamente antes de la medición.

Ordenador cuántico frente a ordenador normal

Un ordenador cuántico no es realmente un “ordenador” como tal, sino una supercalculadora, capaz de ejecutar potentes algoritmos cuánticos específicos mucho más rápido que un procesador ordinario. Para ello utiliza los principios de la mecánica cuántica, responsables del comportamiento de partículas elementales como fotones, electrones y átomos, pero también de sistemas más grandes como los circuitos superconductores.

A diferencia de los ordenadores convencionales, que codifican la información en forma binaria, los qubits no se limitan a “0” y “1”, sino que pueden estar en cualquier combinación (o “superposición”) de ambos. Esta capacidad, combinada con el hecho de que N qubits pueden combinarse o “enredarse” para representar 2N estados simultáneamente, permite realizar cálculos en paralelo a escala masiva. Por tanto, un ordenador cuántico podría, en principio, superar a un ordenador clásico en algunas tareas importantes, como la clasificación de grandes listas sin ordenar o la “factorización de primos”. Esta última constituye la base de la mayoría de los algoritmos de encriptación que se utilizan hoy en día, sobre todo en las operaciones bancarias.

Precio del ordenador cuántico

La informática cuántica es un área de la computación centrada en el desarrollo de tecnología informática basada en los principios de la teoría cuántica (que explica el comportamiento de la energía y la materia en los niveles atómico y subatómico). Los ordenadores actuales sólo pueden codificar la información en bits que toman el valor de 1 o 0, lo que restringe su capacidad.

La computación cuántica, en cambio, utiliza bits cuánticos o qubits. Aprovecha la capacidad única de las partículas subatómicas que les permite existir en más de un estado (es decir, un 1 y un 0 al mismo tiempo).

La superposición y el entrelazamiento son dos características de la física cuántica en las que se basan estos superordenadores. Esto permite a los ordenadores cuánticos realizar operaciones a velocidades exponencialmente superiores a las de los ordenadores convencionales y con un consumo de energía mucho menor.

El campo de la computación cuántica comenzó en la década de 1980. Entonces se descubrió que ciertos problemas de cálculo podían abordarse de forma más eficiente con algoritmos cuánticos que con sus homólogos clásicos.