Los ordenadores cuánticos llevan años apareciendo en las películas de ciencia ficción como unos ordenadores increíbles, capaces de solucionar cualquier cosa. No obstante, son equipos que le envuelven un halo de misterio, donde muchos de nosotros desconocimiento incluso su funcionamiento. Por ello, en este post vamos a analizar qué es un ordenador cuántico y cuál es su funcionamiento.
Antes de entrar en detalle sobre cómo funcionan estos equipos, vamos a definir que es un ordenador cuántico. Los ordenadores cuánticos aplican las leyes de la mecánica cuántica, que son las rigen las partículas en el tiempo, con el objetivo de aumentar la potencia de procesamiento. No obstante, muchos os preguntaréis, ¿Y cuál es la diferencia con los ordenadores tradicionales?, el funcionamiento es similar a los ordenadores y portátiles tradicionales, pero trabajando con Qubits cuánticos que pueden estar en estados superpuestos y no con bits.
¿Cómo funciona un ordenador cuántico?
Los ordenadores tradicionales, son ordenadores que funcionan a través de bits, que generan una corriente de pulsos eléctricos u ópticos y que solo pueden representarse a través de unos (1) y ceros (0), mientras que, los ordenadores cuánticos funcionan con Qubits, que son partículas subatómicas como son los fotones y electrones, los cuales pueden estar en tres estados: uno (1), cero (0) y uno (1) y cero (0) simultáneamente.
Esta diferencia de estados permite generar una superposición de elementos, es decir, la posibilidad de representar varios estados al mismo tiempo. Para que los Qubits lleguen a este estado, necesitan ser manipulados con láseres de precisión o rayos de microondas.
Pero, ¿qué nos aporta realmente esta tecnología? Su aportación es increíble, ya que pueden procesar una cantidad de información exponencialmente superior que cuando se utilizan los bits en los sistemas binarios, obteniendo mucha más referencias de cada proceso ejecutado.
El entrelazamiento cuántico e incoherencia cuántica
Volviendo nuevamente a los Qubits, los ingenieros informáticos pueden utilizar pares cuánticos que están “entrelazados” o “enredados” donde ambos continúan en el mismo estado cuántico, y que recibe el nombre de entrelazamiento cuántico. El cambio se produce cuando uno de dichos pares cambia de estado, provocando un efecto rebote inmediatamente en otro par y así sucesivamente, aumentado su capacidad de proceso.
El entrelazamiento de los Qubits hace que los ordenados sean capaces de aumentar sus cálculos utilizando algoritmos cuánticos, de ahí su potencial. Sin embargo, los investigadores no han sido capaces de crear entornos de más de 128 Qubits estándar, por lo que hasta ahora ha sido imposible crear un solo Qubit lógico a pesar de los avances que se están produciendo en los últimos años.
Como puedes imaginar, para que se produzca este entrelazamiento cuántico, se debe contar con unas condiciones concretas y controladas, por lo que, al mínimo cambio de temperatura o vibración, se producen cambios en la interacción de los Qubits, haciendo que el procesamiento decaiga y no se obtengan los resultados deseados, lo que se conoce como incoherencia cuántica.
Para evitar este problema, se están desarrollando algoritmos cuánticos inteligentes con el objetivo de mantener las condiciones de temperaturas estables en el tiempo. A pesar de que los resultados son prometedores, no se ha avanzado lo suficiente para poder aplicar esta tecnología en los ordenadores cuánticos a gran escala.
Aplicación de los ordenadores cuánticos
Principalmente, el funcionamiento de los ordenadores cuánticos están destinados al cálculo científico y a la resolución de problemas que los ordenadores binarios son incapaces de solucionar. Entre las principales ramas científicas, la industria química sería una de las primeras que alcanzase un gran desarrollo gracias a la tecnología cuántica junto con el estudio en profundidad del genoma humano para la investigación de enfermedades. Las farmacéuticas también están muy interesadas en su implementación, debido a la gran posibilidad de poder analizar y comparar compuestos que puedan conducir, a la creación de nuevos medicamentos.
La cuántica, también ayudaría a ejecutar procesos de optimización, sobre todo por la posibilidad de analizar multitud de resultados a la hora de resolver cualquier problema. También, muchos investigadores creen que la computación cuántica ayudará a desarrollar e implementar definitivamente la IA (inteligencia artificial) a niveles mucho más avanzados que los actuales.
A modo de conclusión, a pesar de los grandes avances en los últimos años, el ordenador cuántico está todavía muy lejos de llegar a nosotros, no solo en cuanto a usuarios, sino también a nivel empresarial, aunque este último si está un poco más cerca, sobre todo, porque las grandes tecnológicas como Google e IBM están realizando grandes inversiones para desarrollar sus ordenadores cuánticos y aplicarlo a su industria.
