¿Qué es la computación cuántica?

Para simplificar, la computación cuántica es el uso de la mecánica cuántica (también conocida como física cuántica), o la descripción de las cosas a nivel atómico y subatómico, para aumentar drásticamente la potencia y la velocidad de procesamiento de un ordenador. 

¿Por qué es importante la computación cuántica?

Lo que un ordenador normal tardaría literalmente millones de años en lograr, un ordenador cuántico lo consigue en solo un par de segundos. Por lo tanto, el principal beneficio de la computación cuántica es la aceleración de los procesos informáticos. En otras palabras, hace que la computación normal sea mucho más potente. Las aplicaciones de una computación más rápida son muy amplias y van desde una ciberseguridad mucho mejor hasta experiencias del cliente significativamente mejoradas y cualquier otra cosa que requiera mucha potencia informática para producir rápidamente un determinado resultado o respuesta.  

La computación cuántica también tiene una importancia increíble para el potencial del aprendizaje automático y la inteligencia artificial. Dado que los ordenadores cuánticos pueden ejecutar escenarios infinitos a un ritmo increíblemente rápido, tienen el potencial de aprender cómo convertirse esencialmente en las mejores versiones posibles de sí mismos para cualquier misión o tarea central que se les haya asignado.  

¿Cómo funcionan los ordenadores cuánticos?

Mientras que los ordenadores clásicos usan transistores, que son 1 ó 0, para procesar información, los ordenadores cuánticas usan cúbits, que pueden ser 1 ó 0 al mismo tiempo. La vinculación de más transistores solo aumenta la potencia linealmente, pero la vinculación de cúbits aumenta exponencialmente la potencia de la computación cuántica. Ese es el poder de un cúbit, que es la unidad básica de información cuántica y fundamental para el funcionamiento de los ordenadores cuánticos. 

Dicho esto, la mejor manera de pensar en el valor de la computación cuántica y cómo funciona, en lenguaje sencillo, es pensar en una moneda. Cada moneda tiene dos caras, o valores: cara o cruz. Sin embargo, cuando se lanza una moneda, pasa un tiempo en el aire girando entre ambos valores (cara y cruz). Un ordenador normal solo puede leer cara o cruz y, por lo tanto, no puede hacer nada con la información que proporciona la moneda cuando está girando en el aire. Sin embargo, un ordenador cuántico puede leer este estado giratorio como un valor en sí mismo en el que la moneda es cara y cruz al mismo tiempo. 

Eso tiene unas potentes implicaciones. Piense en un PIN de cuatro dígitos que solo use unos y ceros, por ejemplo. Para determinar este PIN, un ordenador normal, como solo puede leer unos y ceros, tiene que pasar por todas las posibilidades de cada uno de los cuatro espacios numéricos (es decir, 1 ó 0) para comenzar a eliminar posibilidades y finalmente llegar al correcto. Pero un ordenador cuántico, dado que puede superponer unos y ceros en el mismo espacio, en realidad puede pasar por todas las posibilidades a la vez. 

Limitaciones y Desafíos de la Computación Cuántica

En los casi 40 años transcurridos desde que el físico Richard Feynman propuso por primera vez la idea de la computación cuántica, los científicos informáticos han hecho enormes progresos a la hora de descubrir para qué problemas sería buena la computación cuántica. Sin embargo, todavía queda un largo camino por recorrer hasta que la computación cuántica se entienda y se desarrolle lo suficiente como para aplicarse realmente a los casos de uso de ciberseguridad y aprendizaje automático mencionados anteriormente.   

Además, incluso para cosas más simples como jugar al ajedrez, programar vuelos de aerolíneas y probar teoremas, los ordenadores cuánticos, al menos en su estado actual, sufrirían muchas de las mismas limitaciones algorítmicas que los ordenadores clásicos. 

Estas limitaciones se suman a las dificultades prácticas de construir ordenadores cuánticos, como la decoherencia (interacción no deseada entre un ordenador cuántico y su entorno, que introduce errores). 

Dicho esto, la computación cuántica es, sin duda, un campo del futuro dentro de la informática, una capacidad que muchos de los mejores científicos informáticos del mundo están desarrollando diligentemente para que nuestro mundo pueda beneficiarse de un gran salto en el poder de procesamiento de los ordenadores. Ya no se trata de “por qué” o “qué”, sino de “cuándo”.