Cada vez escuchamos más hablar de la computación cuántica y no es un término de ciencia ficción, sino algo muy real. Recientemente, el Consejo del Gobierno ha aprobado una ayuda de 4 millones de euros para la Fundación Ikerbasque, destinada a fortalecer su colaboración con IBM Research en computación cuántica durante los próximos cuatro años.
Pero ¿qué es la computación cuántica y cómo funciona? ¿En qué se diferencia de las capacidades de las supercomputadoras más potentes que tenemos actualmente? ¿Cómo podría revolucionar nuestras vidas? Son muchas las cuestiones en torno a este tema y por ese motivo vamos a tratar de explicarlo de manera sencilla.
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¿Qué es la computación cuántica?
La computación cuántica se basa en los principios de la mecánica cuántica, una rama de la física que estudia las partículas subatómicas, como electrones y fotones, en estados que no pueden ser explicados mediante las leyes de la física clásica.
Hablamos de partículas que tienen propiedades únicas: pueden estar en múltiples estados al mismo tiempo (superposición) y están interconectadas de formas que permiten que el estado de una partícula influya en otra instantáneamente, sin importar la distancia que las separe (entrelazamiento cuántico).
En un contexto de computación tradicional, un bit puede estar en uno de dos estados: 0 o 1. Sin embargo, en un sistema cuántico, se emplean qubits, unidades de información cuántica que pueden estar en un estado de 0, 1 o ambos al mismo tiempo gracias al principio de superposición. Esta capacidad es una de las características clave que otorgan a la computación cuántica su inmenso poder potencial.
¿Cómo funcionan los qubits?
Para ilustrar el funcionamiento de un qubit, imaginemos una esfera. En la computación tradicional, un bit es como un interruptor que solo puede estar en dos posiciones: encendido (1) o apagado (0). Pero en la computación cuántica, un qubit puede tomar cualquier valor en la superficie de esa esfera.
Esto significa que puede estar en una combinación infinita de 0 y 1, lo que da lugar a un espectro de estados posibles en lugar de una posición fija. Al estar en superposición, los qubits pueden realizar múltiples cálculos de forma simultánea, aumentando así la capacidad de procesamiento exponencialmente.
Otra propiedad esencial es el entrelazamiento cuántico. Cuando dos qubits están entrelazados, sus estados se vuelven interdependientes, de tal forma que un cambio en el estado de un qubit afecta instantáneamente al otro, independientemente de la distancia que los separe. Este fenómeno permite realizar operaciones de una manera mucho más rápida y eficiente en comparación con los sistemas tradicionales, donde cada bit opera de manera independiente.
En estado de desarrollo
A nivel práctico, la computación cuántica aún está en una etapa de desarrollo, pero ya existen algoritmos cuánticos que demuestran su poder teórico. Uno de los algoritmos más conocidos es el algoritmo de Shor, que permite factorizar grandes números en tiempos mucho menores que cualquier algoritmo clásico. Este es particularmente relevante en el campo de la criptografía, ya que podría llegar a descifrar sistemas de seguridad que hoy en día se consideran casi inquebrantables.
Otro algoritmo destacado es el de Grover, que permite realizar búsquedas en bases de datos desordenadas de una forma exponencialmente más rápida. Este tipo de avance podría ser un cambio radical para industrias como la farmacéutica, donde la búsqueda de combinaciones moleculares para nuevos medicamentos implica una enorme cantidad de datos.
Los campos en los que la computación cuántica podría ser revolucionaria son muchos, pero estos son algunos de los principales:
- Finanzas: mejorando la detección de fraudes, optimizando inversiones y agilizando procesos administrativos.
- Salud: simulando el comportamiento molecular y acelerando el desarrollo de medicamentos.
- Logística: permitiendo simulaciones para la optimización de rutas y reducción de costos.
- Automoción: detectando errores en el ensamblaje de vehículos, como en los proyectos de Mercedes-Benz.
La computación cuántica tiene por delante muchos desafíos técnicos. Los qubits son increíblemente sensibles a su entorno y son propensos a errores debido a la interferencia de factores externos como la temperatura.
Para funcionar, los computadores cuánticos requieren condiciones extremadamente controladas, incluyendo temperaturas cercanas al cero absoluto (-273,15 grados Celsius). Además, aún no se ha desarrollado un sistema universal de corrección de errores, lo cual es fundamental para que estas máquinas puedan ser prácticas y confiables a gran escala.
Pero la realidad es que gigantes como Google, IBM y D-Wave, junto con instituciones académicas y gobiernos, están invirtiendo grandes recursos en mejorar la estabilidad y fiabilidad de los sistemas cuánticos.
Desde MASMOVIL esperamos haberte ayudado a entender mejor qué es la computación cuántica. Estamos ante algo más que un concepto en etapas muy iniciales, pero sin duda ante algo prometedor para el futuro de la tecnología.
