Un ordenador cuántico ideal puede romper los estándares de cifrado que utilizamos hoy en día encontrando factores primos de un número grande en solo minutos, en lugar de los miles de años que tardaría un ordenador clásico en hacerlo. Pero antes de que empieces a entrar en pánico, aunque hoy en día ya tenemos hardware cuántico real, todavía no es lo suficientemente potente como para hacer eso. Sin embargo, las tecnologías están avanzando más rápido que nunca. Los teléfonos móviles que tenemos hoy en día son más potentes que los mainframes que solíamos utilizar para enviar gente a la luna. Y los investigadores creen que pronto entraremos en una era de avances cuánticos donde los ordenadores cuánticos se utilizarán para acelerar los ordenadores clásicos, al igual que las GPU.
Índice
Bits y Qubits
Pero antes de adentrarnos en eso, hablemos primero de los bits. Los ordenadores clásicos utilizan bits, que son como interruptores que pueden ser un 0 o un 1. Esta forma de computación nos ha servido bien. Tan bien, de hecho, que casi todos los ordenadores modernos funcionan de esta manera. Sin embargo, este enfoque no resuelve todos los problemas que tenemos hoy en día, problemas que pueden explotar exponencialmente y llevarían décadas o más para que los resuelva un ordenador clásico. Ya hemos hablado del algoritmo que utilizamos para el cifrado. Otros tipos de problemas difíciles incluyen la optimización, simulación química y el aprendizaje automático.
Ahora hablemos de nuestro primer tema, la superposición. Un ordenador cuántico no utiliza los simples bits 0 y 1. En su lugar, utiliza qubits. Los qubits pueden ser un 0, un 1 o cualquier combinación lineal de los dos. Este espectro de estados es lo que llamamos superposición.
Compuertas cuánticas
Nuestro siguiente tema trata sobre las compuertas. Al igual que los ordenadores clásicos, utilizamos qubits y los unimos mediante una construcción llamada compuertas que pueden alterar los estados de los qubits en circuitos. Por ejemplo, podemos tener un qubit en el estado 0. Luego podemos utilizar una compuerta Hadamard para ponerlo en una superposición entre 0 y 1. Y, por supuesto, se pueden tener varios qubits con múltiples compuertas en un circuito. Para que el circuito sea útil, en algún momento necesitarás leer sus salidas. Lo cual nos lleva a nuestro siguiente tema, la medición.
Medición e interferencia
Cuando se mide un qubit, pierde su superposición y se colapsa en un simple 0 o 1. Esto significa que una flecha que apunta en esta dirección no mide un 0.5, en su lugar, tiene un 50% de probabilidad de medir un 0 y un 50% de probabilidad de medir un 1. Es este estado intermedio del cual a veces se dice que un qubit puede ser un 0 y un 1 al mismo tiempo. También significa que solo un pequeño número de qubits puede representar una gran cantidad de información. Por lo tanto, para nuestro próximo tema, la interferencia, es necesario abordar una pregunta común: ¿por qué los ordenadores cuánticos pueden superar a los clásicos?
Entonces, si recuerdas, un estado cuántico es una combinación lineal del estado 0 y el estado 1. Por lo tanto, una operación aplicada a esto se puede ver como aplicada al estado 0 y al estado 1, realizando dos cálculos a la vez. Es esta computación paralela la que le da a lo cuántico su ventaja única. Sin embargo, como recordarás, cuando se mide un qubit, pierde su superposición y se colapsa en un 0 o un 1. Esto significa que solo podemos obtener una sola respuesta en lugar de todas las respuestas de esta computación paralela. Y para asegurarnos de que la única respuesta que obtengamos sea la correcta, las compuertas cuánticas deben estar dispuestas de tal manera que amplifiquen la respuesta correcta y cancelen todas las respuestas incorrectas, a través de un proceso llamado interferencia.
Entrelazamiento
Y eso nos lleva a nuestro último tema, el entrelazamiento. Cuando los qubits están entrelazados, sus estados se vuelven fuertemente correlacionados. Es decir, cambiar el estado de un qubit cambia el estado de otro. Por ejemplo, podemos entrelazar dos qubits de manera que tengan un 50% de probabilidad de medir un 00 y un 50% de probabilidad de medir un 11, pero nunca un 01 o un 10. En este caso, si cambiamos el estado de uno, el otro también cambiará. Así que con la combinación de superposición, interferencia y entrelazamiento, los ordenadores cuánticos pueden resolver cosas que los ordenadores clásicos simplemente no pueden hacer hoy en día. Puede llevar a un mejor descubrimiento de medicamentos, mejorar las carteras de acciones o incluso la inteligencia artificial. Ahora solo tenemos que esperar a que el hardware cuántico se ponga al día. Gracias por leer este artículo. Si tienes alguna pregunta, déjala en los comentarios. También recuerda compartir este contenido y seguir leyendo nuestros artículos relacionados.
Resumen del artículo
| Tema | Descripción |
|---|---|
| Superposición | Los qubits pueden ser un 0, un 1 o una superposición lineal de ambos. |
| Compuertas | Se utilizan compuertas cuánticas para alterar los estados de los qubits en circuitos. |
| Medición | Al medir un qubit, se colapsa en un estado único de 0 o 1. |
| Interferencia | Las compuertas cuánticas se organizan para amplificar la respuesta correcta y anular las respuestas incorrectas. |
| Entrelazamiento | Los qubits entrelazados tienen estados correlacionados y uno afecta al otro. |
Preguntas frecuentes (FAQs)
1. ¿Cuándo tendremos ordenadores cuánticos lo suficientemente potentes para romper la criptografía actual?
Aunque no se puede predecir con certeza, los avances en tecnología cuántica sugieren que podríamos llegar a ese punto en un futuro cercano.
2. ¿Qué tipo de problemas puede resolver un ordenador cuántico que un ordenador clásico no puede?
Los ordenadores cuánticos son especialmente útiles para resolver problemas de optimización, simulaciones químicas complejas y acelerar el aprendizaje automático.
3. ¿Qué aplicaciones prácticas podría tener un ordenador cuántico?
Un ordenador cuántico potente podría llevar a avances en campos como el descubrimiento de medicamentos, la mejora de las carteras de acciones y el desarrollo de inteligencia artificial más avanzada.
4. ¿Cómo se protegerán las comunicaciones y la información en un mundo con ordenadores cuánticos?
Los expertos en cifrado están trabajando en algoritmos cuántico-resistentes que puedan proteger nuestras comunicaciones y datos antes de que los ordenadores cuánticos se vuelvan suficientemente poderosos.
5. ¿Cuánto tiempo tomará desarrollar y escalar la tecnología cuántica?
No se puede predecir con certeza, pero con los avances actuales, se espera que la tecnología cuántica se desarrolle y se escale en las próximas décadas.
Es importante estar informado sobre la tecnología cuántica y sus implicaciones. ¡No te pierdas nuestras próximas publicaciones relacionadas con este tema! Hasta luego y gracias por leer.
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