Computación cuántica
Un ordenador cuántico es un modelo de cómo construir un ordenador. La idea es que los ordenadores cuánticos pueden utilizar ciertos fenómenos de la mecánica cuántica, como la superposición y el entrelazamiento, para realizar operaciones con los datos. El principio básico de la computación cuántica es que las propiedades cuánticas pueden utilizarse para representar datos y realizar operaciones con ellos. Un modelo teórico es la máquina de Turing cuántica, también conocida como ordenador cuántico universal.
La idea de la computación cuántica es todavía muy nueva. Se han hecho experimentos. En ellos, se ha realizado un número muy reducido de operaciones con qubits (bits cuánticos). La investigación, tanto práctica como teórica, continúa con interés, y muchos organismos nacionales de financiación gubernamental y militar apoyan la investigación en computación cuántica para desarrollar ordenadores cuánticos con fines civiles y militares, como el criptoanálisis.
Los ordenadores actuales, llamados "clásicos", almacenan la información en binario; cada bit está encendido o apagado. La computación cuántica utiliza qubits que, además de estar posiblemente encendidos o apagados, pueden estarlo a la vez, lo que es una forma de describir la superposición, hasta que se realiza una medición. El estado de un dato en un ordenador normal se conoce con certeza, pero la computación cuántica utiliza probabilidades. Sólo se han construido ordenadores cuánticos muy sencillos, aunque se han inventado diseños más grandes. La computación cuántica utiliza un tipo especial de física, la física cuántica.
Si se consiguen construir ordenadores cuánticos a gran escala, podrán resolver algunos problemas mucho más rápidamente que cualquier ordenador existente en la actualidad (como el algoritmo de Shor). Los ordenadores cuánticos son diferentes de otros ordenadores, como los de ADN y los tradicionales basados en transistores. Algunas arquitecturas informáticas, como los ordenadores ópticos, pueden utilizar la superposición clásica de ondas electromagnéticas. Sin recursos mecánicos cuánticos como el entrelazamiento, se piensa que no es posible una ventaja exponencial sobre los ordenadores clásicos. Los ordenadores cuánticos no pueden realizar funciones que no sean teóricamente computables por los ordenadores clásicos, es decir, no alteran la tesis de Church-Turing. Sin embargo, serían capaces de hacer muchas cosas de forma mucho más rápida y eficiente.
La esfera de Bloch es una representación de un qubit, el componente fundamental de los ordenadores cuánticos.
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es un ordenador cuántico?
R: Un ordenador cuántico es un modelo de cómo construir un ordenador que utiliza ciertas ideas de la mecánica cuántica, como la superposición y el entrelazamiento, para realizar operaciones con los datos.
P: ¿En qué se diferencia de los ordenadores clásicos?
R: Los ordenadores clásicos almacenan la información en binario; cada bit está encendido o apagado. La computación cuántica utiliza qubits, que pueden estar tanto encendidos como apagados hasta que se realiza una medición. El estado de un dato en un ordenador normal se conoce con certeza, pero la computación cuántica utiliza probabilidades.
P: ¿Cuáles son algunas de las aplicaciones potenciales de los ordenadores cuánticos?
R: Las aplicaciones potenciales incluyen el criptoanálisis (descifrar códigos) y la resolución de problemas mucho más rápidamente que cualquier ordenador actual (como el algoritmo de Shor).
P: ¿Existen otros tipos de ordenadores además de los cuánticos?
R: Sí, existen otros tipos de ordenadores como los de ADN y los tradicionales basados en transistores. Algunas arquitecturas informáticas como los ordenadores ópticos también pueden utilizar la superposición clásica de ondas electromagnéticas.
P: ¿Se aplica la tesis de Church-Turing a la informática cuántica?
R: Sí, los ordenadores cuánticos no pueden realizar funciones que no sean teóricamente computables por los ordenadores clásicos; no alteran la tesis de Church-Turing. Sin embargo, serían capaces de hacer muchas cosas de forma mucho más rápida y eficaz que las máquinas clásicas.
P: ¿Se ha logrado ya la computación cuántica a gran escala?
R: No, sólo se han realizado experimentos muy sencillos con qubits (bits cuánticos), aunque se han inventado diseños más grandes. La investigación práctica y teórica continúa con interés para desarrollar capacidades de computación cuántica a gran escala con fines civiles y militares.
