Aprende cómo funciona un ordenador cuántico en 5 minutos

En el mundo de la tecnología hay dos tipos de avances: los evolucionarios y los revolucionarios. Una de las últimas grandes revoluciones reales fue el ordenador como tal; el resto en informática han sido evoluciones y mejoras. Pero eso está más cerca de nunca de cambiar gracias a los ordenadores cuánticos que no tardarán mucho en ser viables. Hasta que lo sea, más vale preparase y aprender un poco sobre las diferencias y mejoras respecto a los ordenadores tradicionales.

Antes de meternos en harina os adelanto un par de cosas que siempre está bien saber. La primera es que un ordenador cuántico no es siempre más rápido que uno normal en todo, solo es tareas muy concretas. Además, toda la informática que conocemos es básicamente inútil por su naturaleza cuántica. Y tercero y último: su funcionamiento básico es tan fácil de comprender como el de un ordenador clásico.

Los Ordenadores Clásicos

Ahora ya podemos empezar. Lo primero será recordar algunos conceptos básicos de informática clásica. La unidad mínima de información es un bit y puede ser “1” o “0”. La cantidad de información almacenada (número de bits) es también el número de datos necesarios para describir el sistema; esto es, si tenemos un sistema de bits de la forma “01011011110” necesitamos 11 datos para describirlo y por tanto contiene 11 bits de información.

seguimiento

Con estos bits el ordenador realiza operaciones de forma que obtiene un resultado que puede ser desde el movimiento del ratón hasta la realización de un cálculo matemático pasando por simulaciones en 3D. Todos los procesos del ordenador se realizan mediante bits y operaciones con ellos. En un ordenador cuántico la información se guarda en qbits (quantum bits) que tienen 3 estados posibles: arriba, abajo y cualquier mezcla de los anteriores.

La gran ventaja cuántica

Esta triple posibilidad se debe a que los qbits suelen ser los estados de espín de una partícula subatómica o de un átomo; mientras que en el caso clásico los bits corresponden al paso (1) o no (0) de corriente eléctrica, por ejemplo. Esta mayor libertad es una ventaja por si sola, pero se vuelve increíblemente potente cuando empezamos a tratar con varios qbits a la vez.

Aviso a navegantes que llegamos a la parte más complicada, que es el secreto de los ordenadores cuánticos. Es importante conocer lo que es la superposición cuántica. En pocas palabras, es lo que intentaba explicar Schrödinger con su experimento mental del gato: una partícula puede estar en varios estados a la vez. De todas formas si alguien quiere más información o no le ha quedado claro os recomiendo el post que le dedicamos a este concepto hace tiempo.

Volviendo a los qbits, cuando juntamos dos el número de posibilidades que tenemos es 4 (arriba los dos, abajo los dos, y las combinaciones superpuestas de uno arriba y otro abajo). Esto significa que para describir nuestro sistema necesitamos 4 números, es decir, un sistema de 2 qbits contiene 4 bits de información. De hecho, con un poco de matemáticas es fácil ver que un sistema de X qbits contiene 2^X bits de información.

Para que nos hagamos una idea de lo que esto significa vamos a poner un ejemplo: con 50 bits podemos almacenar algo menos de 7 letras en formato básico, mientras que 50qbits equivalen a poco más de 1000 Terabites, más de lo que tenemos ninguno en nuestro ordenador. Esto además se traduce en que necesitamos muchas menos operaciones para manejar esos datos puesto que tan solo operamos con 50qbits.

No todo es de color de rosa

Pero hay un problema, es físicamente imposible medir un estado de superposición (cuando abrimos la caja el gato está vivo o muerto, no las dos) y por tanto nuestros algoritmos cuánticos deben estar diseñados de forma que el estado final de las operaciones no contenga superposiciones. Necesitamos algoritmos muy específicos y muy bien diseñados para manejar un ordenador cuántico.

Esto sumado a que el manejo de los qbits es generalmente más lento que el de los bits hace que los ordenadores cuánticos sólo sean más rápidos que los clásicos para operaciones muy concretas y con algoritmos muy bien diseñados. Sin embargo a mi me gusta soñar e ir más allá.

Personalmente creo en los ordenadores personales cuánticos en un futuro (más lejano que cercano). Las restricciones impuestas por los qbits se me asemejan a las de los bits (el resultado tiene que ser 1 o 0) aunque más complicadas. Si la gente hace años fue capaz de pasar de 1 y 0 a lo que estáis viendo en vuestras pantallas y los ordenadores de los que disponemos, ¿por qué no podría pasar lo mismo con los ordenadores cuánticos? Yo con que desaparezcan los pantallazos azules me doy por satisfecho.

Vosotros qué pensáis, ¿soy un soñador o sólo un optimista? Compartid con todos lo que pensáis y preguntad si no habéis entendido algo, que os contestaremos encantados. Espero que este post os haya ayudado y os haya gustado tanto como para compartirlo.