cubit empleado en computación cuántica

Computación cuántica a primera vista

Hoy en día, nuestros ordenadores funcionan a base de chips. Estos realizan una gran cantidad de cálculos  por segundo, pero de uno en uno. Con esto nos referimos a que si tiene que realizar la operación 2 + 4 – 6, nuestro ordenador en primer lugar operará 2 + 4 y teniendo el valor de esa suma, restará el 6 para así darnos nuestro el resultado de nuestra operación. Esto tiene una restricción muy clara: un ordenador es capaz de realizar una gran cantidad de operaciones por segundo, pero, si se duplican la cantidad de operaciones a realizar, se duplicaría el tiempo que tardaría en obtener el resultado.

Para esto existe una solución: la computación cuántica. Esto nos permite aumentar en gran medida la cantidad de operaciones que somos capaces de realizar en un segundo y para esto utilizamos un fenómeno de la física cuántica, la superposición. Ahora bien, ¿Qué es esto de la superposición? Esto se basa en la ya conocidísima dualidad de partícula-onda u onda-partícula que nos dice que un sistema físico puede comportarse como una partícula y como una onda, a la vez, y para comprender esto usaremos la siguiente imagen.

Dualidad ejemplo computación cuántica
Imagen que representa la dualidad cuántica.

En esta imagen podemos apreciar que, en función del punto de vista, el objeto tridimensional se comporta bien como un cuadrado o como una circunferencia. Sin embargo, este objeto es ambas cosas a la vez. Su comportamiento varía solo en función de nuestra percepción de él. Este enfoque es el que se comprobó mediante el experimento de Young, donde se pudo comprobar que en función de cómo estudiemos el comportamiento de una serie de fotones (o electrones) estos pueden presentar el comportamiento de una partícula, o un patrón de interferencia que demuestra que se comportan como ondas, incluso para el caso de una partícula individual.

Gracias a la superposición, la computación cuántica sería capaz de realizar más de un cálculo a la vez por lo que disminuiría en gran medida el tiempo para realizarlos. Para ello, emplearía esta superposición para manipular qubits, en lugar de bits, lo que daría paso a nuevas puertas lógicas y por tanto nuevos algoritmos que permitirían sobrepasar los límites físicos a los que ya se aproxima la computación tradicional.

Estos qubits son sistemas cuánticos que presentan dos estados propios, que podemos definir como 1 y 0. Sin embargo, a diferencia de los bits tradicionales, la superposición le permite encontrarse en una combinación de estos dos estados superpuestos.

Sin embargo, no todo es tan fácil. La computación cuántica requiere de una serie de bases, tanto en lo referente a hardware como a software, que suponen un reto para llegar a lograr un ordenador cuántico funcional. Para empezar, se requiere de sistemas cuánticos que se inicialicen en una ordenación conocida previamente, y sobre la que se pueda realizar una manipulación controlada. Esto no es tan fácil de lograr cuando entramos en el terreno de la mecánica cuántica.

Sin embargo, los ordenadores cuánticos no son un sueño, ya son una realidad. Como podéis ver en este artículo de El País, IBM ya está trabajando en el primer ordenador cuántico, denominado IBM Q, y que superará la capacidad de procesamiento de cualquier otro ordenador conocido.

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