No hace mucho, las limitaciones de las computadoras clásicas empujaron a los científicos a desarrollar un nuevo tipo de computación: la computación cuántica. Las computadoras cuánticas utilizan qubits en lugar de bits clásicos y pueden realizar ciertos cálculos mucho más rápido que las computadoras clásicas. Esta ventaja puede potencialmente transformar numerosos ámbitos y mejorar nuestra vida. En este artículo, brindaremos una descripción general de la computación cuántica, incluidas las industrias y campos que podrían revolucionarse con la computación cuántica. También discutiremos los desafíos y riesgos asociados con esta tecnología, así como lo que le depara el futuro.

Interior de un sistema informático IBM Quantum. (Crédito: IBM )
¿Qué es la Computación Cuántica?
La informática ha recorrido un largo camino desde que se desarrolló la teoría cuántica en la década de 1920 y se construyó la primera computadora programable, la Computadora e Integradora Numérica Electrónica ( ENIAC ), en 1945. La máquina fue la primera "automática, electrónica, de propósito general, computadora digital decimal", según el libro de Edwin D. Reilly "Milestones in Computer Science and Information Technology". ¿Qué es exactamente la computación cuántica? En resumen, es una tecnología que emerge rápidamente y que aprovecha las leyes de la mecánica cuántica para resolver problemas complejos de una manera más eficiente y poderosa que las computadoras clásicas. Para algunos problemas, las supercomputadoras no son tan geniales. En esencia, la computación cuántica se basa en el uso de bits cuánticos (qubits) para procesar y manipular información. A diferencia de los bits clásicos, que sólo pueden existir en uno de dos estados (0 o 1), los qubits pueden existir en múltiples estados simultáneamente debido al fenómeno de superposición. Esto permite a las computadoras cuánticas realizar muchos cálculos simultáneamente. Otro principio clave de la computación cuántica es el entrelazamiento , que permite que los qubits se correlacionen de tal manera que el estado de un qubit pueda afectar instantáneamente el estado de otro, incluso si están físicamente separados. Esto permite que las computadoras cuánticas realicen ciertas tareas mucho más rápido que las supercomputadoras: factorizar grandes números, buscar en grandes bases de datos, etc.¿Cómo funcionan las computadoras cuánticas?
Como se acaba de mencionar, las computadoras cuánticas utilizan qubits en lugar de bits para ejecutar algoritmos cuánticos multidimensionales. Los qubits se crean utilizando superconductores, que exhiben efectos de la mecánica cuántica, como los pares de Cooper que pueden transportar una carga a través de aisladores mediante túneles cuánticos. El comportamiento de los qubits se puede controlar y manipular disparándoles fotones de microondas. Los qubits se pueden colocar en un estado de superposición, representando una combinación de todas las configuraciones posibles del qubit. Los grupos de qubits en superposición pueden crear espacios computacionales complejos que pueden representar problemas complejos de nuevas formas. Los ordenadores cuánticos son más pequeños y requieren menos energía que los superordenadores, pero necesitan ser muy fríos, lo que se consigue utilizando superfluidos superenfriados.
Estado actual de la computación cuántica
La computación cuántica es un campo en rápida evolución que va a revolucionar la forma de resolver problemas complejos. Varias empresas, incluidas IBM, Google y Rigetti, ya han construido computadoras cuánticas y las utilizan. Estas computadoras varían en tamaño desde unos pocos qubits hasta más de 100 qubits, y cada una tiene su propia arquitectura y conjunto de capacidades únicos.- En 2017, Rigetti anunció la disponibilidad beta pública de Forest 1.0, el primer entorno de programación full-stack del mundo para computación cuántica.
- Sycamore de Google es un procesador cuántico que tiene 53 qubits. Fue desarrollado en 2019 y pretendía completar una tarea en 200 segundos que requeriría 10.000 años para completar una supercomputadora de alta gama.
- IBM también presentó la computadora cuántica IBM Quantum System One en 2019. Contiene un procesador cuántico transmon de 20 qubits alojado en un sistema informático de 2,7x2,7x2,7 metros. Curiosamente, IBM anunció el nuevo procesador 'Osprey' de 433 qubit en la IBM Quantum Summit 2022.
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