QUANTUM PHYSICS
COMPUTACIÓN CUÁNTICA
La computación cuántica es una de las tecnológicas más revolucionarias a día de hoy que sobrepasa los límites de la computación tradicional siendo una tecnología disruptiva.
LA UNIÓN DE DOS REVOLUCIONES
Las tecnologías de la información han permitido lograr avances significativos en el funcionamiento y rendimiento de los ordenadores, los sistemas de comunicación, etc. Por otro lado, la física cuántica ha supuesto una revolución en el rediseño de dispositivos electrónicos, láseres y otro tipo de aparatos.
Estas dos revoluciones que tuvieron lugar el siglo pasado, se están combinando con el objetivo de utilizar la física cuántica para gestionar la información, procesarla y transmitirla de una manera que, de otra forma, no sería posible con los sistemas habituales.
La computación cuántica viene de la mano de uno de los físicos cuánticos más conocidos de la historia, Richard Feynman, quien afirmó en los años 50, que la computación clásica tendría un límite y que se necesitaría una especie de computadora cuántica para poder medir los fenómenos cuánticos.
Es una rama de la informática basada en los principios de la superposición de la materia y el entrelanzamiento cuántico para desarrollar una forma de computación distinta a la tradicional.
Algo que hay que tener muy en cuenta es que un ordenador cuántico hace lo mismo que un ordenador clásico, pero de una forma distinta.
Un ordenador cuántico es un ordenador clásico solo que, en vez de tener bits, tiene cúbits (bits cuánticos, en inglés, qubits) y las leyes con las cuales se procesa no son puertas lógicas normales, son puertas lógicas cuánticas (otras leyes que nos permiten hacer cosas distintas). Por tanto, los ordenadores cuánticos están basados en las leyes de la física cuántica, que son distintas a las empleadas por los ordenadores convencionales (leyes de la lógica de ceros y unos).
Para que la computación cuántica funcione, no puede haber ningún tipo de interferencia externa (interferencias de luz, otros átomos, temperatura, etc.). El entorno que se genera es una especie de vacío como el espacio, siendo 200 o 300 veces más frío que el espacio profundo. Se requiere un sistema de enfriamiento para que nada interfiera con los componentes que generan los cúbits.
¿PARA QUÉ SIRVE?
Los ordenadores cuánticos se podrían usar para resolver determinados problemas complejos en química, diseños de materiales y ciertos tipos de ingenierías; problemas que los superordenadores actuales no son capaces de resolver.
Otro de los grandes impactos que tendrían los ordenadores cuánticos es en el ámbito de los métodos criptográficos, blockchain, etc. puesto que estos dejarían de ser seguros. Los métodos actuales de criptografía están basados en las limitaciones de los ordenadores usuales y que la computación cuántica no tiene. Por esta razón los mensajes cifrados que los ordenadores actuales no pueden descodificar sí podrían serlo muy rápidamente a partir de un ordenador cuántico.
Otro impacto más directo en la sociedad está basado en la rapidez en encontrar información en grandes bases de datos. Esto tiene otras aplicaciones como los problemas de optimización, de machine learning, resolución de ecuaciones, etc.
CÓMO FUNCIONA
Su funcionamiento se basa en las leyes de la mecánica cuántica, de una forma más eficiente y rápida que en el caso clásico.
Para entender cómo funciona debemos conocer qué es la física cuántica. No es más que una teoría basada en la probabilística, describe la probabilidad de que un suceso dado acontezca en un momento determinado, sin especificar cuándo ocurrirá. Por otra parte, trata de explicar de qué estamos hechos y de las propiedades de nuestras partículas más elementales (quarks, gluones, electrones, etc.). En resumen, nos explica de forma precisa cómo funciona todo lo que nos rodea.
Dentro de esta teoría, existen dos leyes más exóticas de las cuales hacen uso las computadoras cuánticas:
- Una partícula puede estar, puede hacer dos cosas a la vez, pero esto tiene lugar cuando no la observamos, es decir, cuando no interaccionan con nada.
- La probabilidad en física cuántica se mide con números complejos al cuadrado.
Un ordenador cuántico está formado por cúbits (partículas que pueden tomar valor 0 ó 1, pero también pueden tomar los dos valores a la vez). Para procesar la información tienen el software que dicta cuáles son las puertas lógicas cuánticas que hay que realizar; estas puertas lógicas son un poco especiales y hace que se procese la información de una manera distinta.
¿CÓMO FUNCIONA?
HACIA DÓNDE VAMOS
Actualmente, la computación cuántica responde a problemas académicos que sirven para demostrar que este ordenador puede hacer algo distinto a los que hace un super ordenador. Pero la computación cuántica propone superar incluso a los super ordenadores existentes debido al menor consumo de energía y la eficacia que han demostrado estos.
En un futuro próximo lo que se pretende es descifrar códigos secretos, cálculos que un super ordenador no puede hacer.
La carrera sobre la computación cuántica lleva varios años en marcha, algunas de las grandes empresas que disponen de un computador cuántico y que continúan investigando sobre este tipo de tecnología son: IBM, Google, Rigetti y D Wave (Te Quantum Computing Company).
En concreto, el IBM Q System One es el primer computador cuántico comercial accesible desde la nube, es decir, desde un servidor web. Actualmente tiene una capacidad de 16 cúbits (procesadores cuánticos) disponibles, pero la próxima meta es lograr tener hasta 20 cúbits.
Ignacio Cirac, “Así cambiará el mundo la computación cuántica” https://www.youtube.com/watch?v=WJ3r6btgzBM