Cómputo Cuántico

#YoConfieso que al escuchar sobre cómputo cuántico, una parte de mi se emociona por todas las posibilidades que abre, pero otra parte quiere taparse los oídos y “hacerse loco” para no tener que lidiar con la complejidad y nuevos retos que involucra un nuevo paradigma de cómputo. Pero eventualmente, el futuro nos alcanza y tenemos que enfrentarlo, así que aprovechemos esta oportunidad para conocer más sobre este tema.

Básicamente, la mecánica cuántica plantea que los electrones u otras partículas subatómicas tienen algunos superpoderes medio locos como la superposición que es la posibilidad de ser una onda y partícula a la vez, el efecto túnel (quantum tunneling) que les permite atravesar barreras, y el entrelazamiento (entanglement) que les da poderes psíquicos —como si tuvieran un gemelo y cuando uno es afectado el otro también de forma simultánea.

Una computadora cuántica aprovecha estos fenómenos cuánticos para computar problemas matemáticos complejos que tomaría mucho tiempo/esfuerzo resolver por medio de una computadora tradicional.

Una computadora cuántica utiliza qubits para representar información a través de un sistema. A diferencia de un bit tradicional, cuyo estado es representado por un 0 o un 1, el estado de un qubit es una superposición de ambos valores (0 y 1). Es decir que un qubit puede tener distintos estados al mismo tiempo.

Imaginemos que escribo una ‘X’ en una página aleatoria de un libro aleatorio en una biblioteca con un millón de libros y le pido tanto a una computadora clásica como a una cuántica que encuentren la X. Para resolver esto, la computadora clásica tendrá que recorrer una por una cada una de las páginas de cada uno de los libros en la biblioteca, lo cual requiere una gran cantidad de tiempo. En cambio, la computadora cuántica utiliza la superposición y entrelazamiento de sus qubits para analizar todas las páginas al mismo tiempo. Repasemos esto:

• El estado de un qubit es una superposición de 0 y 1.

• Un sistema complejo de qubits puede estar en múltiples superposiciones de forma simultánea, por ejemplo 5 qubits pueden estar en una superposición de 32 estados (2^n).

• Si tenemos 2 qubits entrelazados, la información de un qubit revelará información sobre el otro qubit.

Al combinar las capacidades de superposición y entrelazado, los qubits pueden procesar cantidades de datos enormes de forma simultánea y resolver problemas complejos que le tomarían millones de años a las computadoras clásicas.

Las computadoras cuánticas ya son una realidad. Por el momento solo existen en laboratorios sofisticados, y operan con unos cuantos qubits, pero ya sabemos cómo se mueve nuestra industria, y antes de que nos demos cuenta ya se estarán utilizando para todo tipo de fines. En las próximas páginas conoceremos más sobre ellas y sus aplicaciones. Dado que este es un tema con mucha tela de donde cortar, te invito a que consultes las referencias indicadas en los distintos artículos para conocer más al respecto.