Computación Cuántica

La tendencia de la computación cuántica –el procesamiento de la información representada por estados cuánticos especiales– permite a las máquinas manejar la información de una manera fundamentalmente diferente a la de los ordenadores tradicionales. La computación cuántica nos proporcionará una potencia de cálculo un trillón de veces superior a la que nos proporcionan los superordenadores avanzados actuales.

Durante mucho tiempo la computación cuántica fue dominio exclusivo de laboratorios de investigación y de aspirantes al Premio Nobel de Física, pero hoy en día se ha convertido en una cuestión estratégica para empresas y gobiernos. Los ordenadores de este tipo pueden cambiar los límites de la informática actual; millones de veces más potentes e infinitamente más rápidos que los ordenadores clásicos, abren todo un nuevo campo de aplicaciones hasta ahora inaccesibles.

Las primeras máquinas que han visto la luz en empresas como D-Wave, IBM, Google, Intel, Microsoft o Atos parecen más prototipos que equipos plenamente operativos, pero es que su desarrollo está permitiendo identificar los problemas a los que debe hacer frente la tecnología cuántica, así como probar software y experimentar con ellos

Porque la computación cuántica significa reinventar y revolucionar los algoritmos. El dominio de un ordenador cuántico es la hipercomplejidad, un campo en el que su capacidad combinatoria explota en situaciones en las que la computación tradicional sólo puede proporcionar soluciones aproximadas. En el corazón de esta revolución está el concepto de superposición o, dicho de otra forma, de ‘combinación lineal compleja’. La superposición es una herramienta matemática que permite descomponer un problema -lineal o de otro tipo- en dos o más subproblemas más sencillos, de tal manera que el problema original se plantea como superposición o suma de estos subproblemas.

Probabilidades

Por eso la informática cuántica es un paradigma de computación distinto al de la clásica. Se basa en el uso de cúbits, una combinación especial de unos y ceros. Los bits de la computación clásica pueden estar en 1 o en 0, pero solo un estado a la vez; en tanto los cúbits pueden tener los dos estados simultáneos también. Esto abre nuevas puertas lógicas que hacen posibles nuevos algoritmos. Los cúbits que maneja la computación cuántica son, en realidad, bits que poseen un número complejo, llamado amplitud, ligado a la posibilidad de que sea 0 y una amplitud diferente unida a la posibilidad de que sea 1.

Esta nueva generación de superordenadores aprovecha el conocimiento de la mecánica cuántica —la parte de la física que estudia las partículas atómicas y subatómicas— para superar las limitaciones de la informática clásica. Aunque la computación cuántica presenta en la práctica problemas evidentes de escalabilidad y decoherencia, permite realizar multitud de operaciones simultáneas y eliminar el efecto túnel que afecta a la programación actual en la escala nanométrica.

QUÉ ES UN QUBIT?

Esta particularidad de la tecnología cuántica hace que un qubit pueda ser cero y uno a la vez, y además en distinta proporción. La multiplicidad de estados posibilita que un ordenador cuántico de apenas 30 qubits, por ejemplo, pueda realizar 10 billones de operaciones en coma flotante por segundo, es decir, unos 5,8 billones más que la videoconsola PlayStation más potente del mercado.

DIFERENCIAS ENTRE LA COMPUTACIÓN CUÁNTICA Y LA TRADICIONAL

La computación cuántica y la tradicional son dos mundos paralelos con algunas similitudes y numerosas diferencias entre sí, como el uso del qubit frente al bit.

• Lenguaje de programación

La computación cuántica carece de un código propio para programar y recurre al desarrollo e implementación de algoritmos muy específicos. Sin embargo, la informática tradicional cuenta con lenguajes estandarizados como Java, SQL o Python, entre muchos otros.

•  Funcionalidad

Un ordenador cuántico no es una herramienta para uso popular ni cotidiano, como un ordenador personal (PC). Estas supercomputadoras son tan complejas que solo tienen cabida en el ámbito corporativo, científico y tecnológico.

•  Arquitectura

La composición de un ordenador cuántico es más sencilla que la de uno convencional, y no tiene memoria ni procesador. Estos equipos se limitan a un conjunto de qubits que sirven de base para su funcionamiento.

PRINCIPALES APLICACIONES DE LA COMPUTACIÓN CUÁNTICA

La seguridad informática, la biomedicina, el desarrollo de nuevos materiales y la economía son algunos de los ámbitos que podrían vivir una gran revolución gracias a los avances en computación cuántica.

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