¿Qué son las computadoras cuánticas y cómo cambiarán el mundo?
• La computación cuántica es una nueva tecnología informática que aprovecha las propiedades de la mecánica cuántica
Dependiendo de a quién se le pregunte, las computadoras cuánticas podrían acabar con Internet, dejando obsoletos casi todos los protocolos de seguridad de datos, o permitirnos calcular nuestra salida de la crisis climática.
El mes pasado, IBM presentó su última computadora cuántica, Osprey, un nuevo procesador de 433 qubits que es tres veces más potente que su predecesor construido solo en 2021.
Quantum es un campo de la ciencia que estudia las propiedades físicas de la naturaleza a escala de átomos y partículas subatómicas. Los defensores de la tecnología cuántica dicen que estas máquinas podrían marcar el comienzo de rápidos avances en campos como el descubrimiento de fármacos y la ciencia de los materiales, una perspectiva que plantea la tentadora posibilidad de crear, por ejemplo, baterías o materiales para vehículos eléctricos más livianos y eficientes que podrían facilitar la captura efectiva de CO2.
Con la crisis climática que se avecina, la tecnología ofrece la esperanza de resolver problemas complejos como estos, lo que seguramente atraerá un gran interés.
Entonces, no es de extrañar que algunas de las compañías tecnológicas más grandes del mundo (Google, Microsoft, Amazon y, por supuesto, IBM, por nombrar algunas) estén invirtiendo fuertemente en este sector.
¿Cómo funcionan las computadoras cuánticas?
Dado que estas máquinas que suenan utópicas están atrayendo un interés tan frenético, tal vez sería útil comprender cómo funcionan y qué las diferencia de la computación clásica.
Considerados todos los dispositivos que tenemos hoy, desde los teléfonos inteligentes en nuestros bolsillos hasta nuestras supercomputadoras más poderosas. Estos operan y siempre han operado con el mismo principio de código binario. Esencialmente, los chips de nuestras computadoras usan pequeños transistores que funcionan como interruptores de encendido/apagado para dar dos valores posibles, 0 o 1, también conocidos como bits, abreviatura de dígitos binarios.
Estos bits se pueden configurar en unidades más grandes y complejas, esencialmente cadenas largas de 0 y 1 codificadas con comandos de datos que le dicen a la computadora qué hacer: mostrar un video; mostrar una publicación de Facebook; reproducir un mp3; escribir un correo electrónico, y así sucesivamente.
¿Pero una computadora cuántica?
Estas máquinas funcionan de una manera completamente diferente. En lugar de los bits en una computadora clásica, la unidad básica de información en la computación cuántica es lo que se conoce como bit cuántico o qubit. Estas son típicamente partículas subatómicas como fotones o electrones.
La clave del poder computacional avanzado de una máquina cuántica radica en su capacidad para manipular estos cúbits.
«Un qubit es un sistema cuántico de dos niveles que le permite almacenar información cuántica», explicó a Euronews Next Ivano Tarvenelli, líder mundial de algoritmos avanzados para simulaciones cuánticas en el IBM Research Lab en Zúrich.
«En lugar de tener solo los dos niveles, cero y uno, podemos construir una superposición de estos dos estados», agregó.
Superposición
La superposición en qubits significa que a diferencia de un sistema binario con sus dos valores posibles, 0 o 1, un qubit en superposición puede ser 0 o 1 o 0 y 1 al mismo tiempo. Si no puede entender eso, la analogía que se da a menudo es la de un centavo. Cuando está estacionario, un centavo tiene dos caras, cara o cruz. Pero si lo volteas? ¿O lo haces girar? En cierto modo, es cara y cruz al mismo tiempo, hasta que aterriza y puedes medirlo.
Para la informática, esta capacidad de estar en múltiples estados al mismo tiempo significa que tiene una cantidad exponencialmente mayor de estados en los que codificar datos, lo que hace que las computadoras cuánticas sean exponencialmente más poderosas que las computadoras tradicionales de código binario.
Entrelazamiento cuántico.
Otra propiedad crucial para el funcionamiento de la computación cuántica es el entrelazamiento. Es una característica un tanto misteriosa de la mecánica cuántica que incluso desconcertó a Einstein en su época, quien la declaró «acción espeluznante a distancia».
Cuando se generan dos qubits en un estado entrelazado, existe una correlación medible directa entre lo que le sucede a un qubit en un par entrelazado y lo que le sucede al otro, sin importar cuán separados estén. Este fenómeno no tiene equivalente en el mundo clásico.
«Esta propiedad de entrelazamiento es muy importante porque trae una conectividad mucho más fuerte entre las diferentes unidades y qubits. Por lo tanto, el poder de elaboración de este sistema es más fuerte y suprior al de la computadora clásica», explicó a Euronews Next Alessandro Curioni, director del IBM Research Lab en Zúrich.
De hecho, este año, el Premio Nobel de física fue otorgado a tres científicos, Alain Aspect, John Clauser y Anton Zeilinger, por sus experimentos sobre el entrelazamiento y el avance en el campo de la información cuántica.
