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Ordenador cuántico ¿Cómo funciona?

El ordenador cuántico aprovecha la mecánica cuántica para ofrecer grandes capacidades de procesamiento. Manipulan bits cuánticos, conocidos como qubits mientras los ordenadores tradicionales usan bits que son pulsos eléctricos u ópticos que representan unos o ceros (sistema binario). Toda información se representa mediante cadenas de bits.

El Ordenador cuántico

Los ordenadores cuánticos usan qubits que son partículas subatómicas como el electrón o el fotón. Generar y administrar qubits representa un desafío y el objetivo es aislar los qubits en un estado cuántico controlado.

Los Qubits, a diferencia de los bits, pueden tener los dos estados de procesamiento al mismo tiempo, o ninguno, lo cual los hacen difíciles de predecir y todo se basará en aproximaciones hacia un estado u otro.

Los qubits tienen algunas propiedades cuánticas peculiares, y entre ellas la que más nos interesa es que cuando forman grupos, proporcionan una potencia de procesamiento exponencialmente superior a cuando se utilizan bits en sistema binario. Estas propiedades se llaman superposición y entrelazamiento.

La superposición cuántica

Los qubits pueden tener tres estados: uno, cero, y uno y cero simultáneamente. Esta capacidad es lo que se llama superposición, y para que los qubits lleguen a este estado, es necesario manipularlos con láseres de precisión o rayos de microondas.

Gracias a la superposición cuántica, un ordenador cuántico puede procesar gran cantidad de resultados de forma simultánea.

El entrelazamiento cuántico

Se pueden generar pares de qubits que están “entrelazados” entre sí. Esto significa que ambos existen en un único estado cuántico. Al cambiar el estado a uno de estos qubits cambiará inmediatamente el estado del otro aunque si estuvieran separados por largas distancias.

Nadie sabe muy bien cómo funciona exactamente este entrelazamiento pero es que es clave para la computación de los ordenadores cuánticos.

La capacidad de estos ordenadores para acelerar los cálculos usando algoritmos cuánticos específicamente diseñados es la razón por la que hay tanta expectación.

Pero existe un inconveniente y es la incoherencia o la capacidad para cometer errores de cálculo.

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La incoherencia cuántica

La interacción de los qubits con su entorno a veces causa que su comportamiento cuántico decaiga y termine por desaparecer. Es por ello que un ordenador cuántico esté totalmente aislado del ambiente para evitar vibraciones o cambio de temperatura. Es por ello se meten en grandes refrigeradores y cámaras de vacío.

Los algoritmos cuánticos compensan algunos de estos errores, y añadir qubits en cada cálculo ayuda, pero sería necesario tener miles de qubits estándar para crear un único qubit 100% confiable y de momento no es posible.

¿Qué uso tiene un ordenador cuántico?

  • Creación de nuevos medicamentos.
  • Simular el comportamiento de la materia a nivel molecular.
  • Cálculo de rutas
  • Inteligencia artificial

El ordenador cuántico no va a reemplazar el tradicional a corto plazo pero impulsará avances en varias áreas.

Además, según los expertos, los ordenadores cuánticos acabarán con las criptomonedas y el blockchain. De momento son seguras por que porque utilizan complejos algoritmos y los ordenadores actuales necesitarían de miles de años para romperlos. Pero los ordenadores cuánticos son capaces de hacer en muy poco tiempo esas operaciones.

En 2019 Google presentó Sycamore, un ordenador cuántico de 54 cúbits, capaz de realizar en 200 segundos un cálculo para el que la computadora tradicional más potente del momento necesitaría 10.000 años.

Hace solo unos días, IBM presentó su ordenador cuántico Eagle, de 127 cúbits. Y anuncia queen 2023 alcanzarán los 1.121 cúbits.

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