¿Qué hace que la computación cuántica sea tan difícil de explicar?

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¿Qué es?

Por su traducción en inglés, la computación cuántica es la aplicación de mecánica cuántica en equipos computacionales para volverlos más potentes a una computadora normal. Lo que resulta algo completamente distinto a solo tener más velocidad o un procesador más potente.

 

Una breve explicación de mecánica cuántica

Einstein y Planck proponían que la luz no era una onda continua, sino que esta está formada por partes más pequeñas a las que denominaron cuantos. Estos con propiedades diferentes de la materia, ya que, al analizar los cuantos descubrieron la superposición de estados y el entrelazamiento cuántico.

 

Diferencias entre una computadora tradicional y una cuántica

Una computadora normal tiene como unidad básica de información (un bit), la cual funciona con programación de 0 y 1, tal como conocemos hoy en día existen sistemas de 68 y 124 bits. Esto representa los límites de capacidad de información, por lo que para poder superar esos límites habría que hacer modificaciones.

Al usar la superposición y el entrelazamiento cuántico se crearon un nuevo sistema de almacenamiento, llamado bits cuánticos, o bien qubits, por lo que una computadora clásica no podría traducir la información.

Un qubit podría contener hasta el doble de información, pero solo sería capaz de arrojar un resultado; por ejemplo, de ser un 80 % 0 y 20 % 1, solo daría como resultado un 0 y el 20 % de información quedaría perdida.

 

Antecedentes

Paul Benioff en 1981 propuso por primera vez la utilización de mecánica cuántica para revolucionar la computación. Pensando en que se podría lograr superponer información en un mismo bit, de ahí surgió el nombre de qubits. Por lo tanto, el número de qubits nos dice la cantidad de veces que se puede superponer la información en un mismo bit.

A pesar de ser una idea que surgió hace casi 40 años, es una tecnología que apenas está logrando traspasar las barreras de la teoría y está empezando a surgir como algo real y tangible. Desde los 90 se han hecho diversos experimentos donde lograron desarrollar un qubit por primera vez y dos qubits.

En los últimos 20 años se lograron desarrollar sistemas de 7, 12, 16 qubits, lo primeros chips cuánticos, en el 2011 incluso se logró vender la primera computadora cuántica por 10 millones de dólares.

En el 2012 se estimó que tardaría de 10 a 12 años en que se pudiera comerciar con los primeros sistemas cuánticos; lo cual lograron para el 2019. Este combinaba la computación clásica y la cuántica en un sistema de 20 qubits que se enfocaba a la investigación y el desarrollo de cálculos robustos.

Para el 2022 IBM Quantum es un hardware cuántico real que está disponible para miles de desarrolladores. Además de que ya se ofrecen procesadores cuánticos con mayor capacidad de procesamiento de información que además está revolucionando día a día.

Esto revolucionará al mundo por su gran velocidad y el gran avance que representará en los futuros años en conjunto a todo el avance tecnológico alrededor.

¿Qué empresas tecnológicas están desarrollando esta nueva tecnología?

Empresas como Microsoft, Intel, Google, IBM, entre otras, son las que más están trabajando en el desarrollo de la nueva tecnología que podría lograr que los sistemas de cifrado actuales resulten obsoletos. Debido a que es una tecnología muy compleja exige una alta inversión.

Lo anterior, se debe, a que se necesitan sistemas de refrigeración cercanos al cero absoluto (lo cual es -273 °C) y que forman parte del sistema de la computación cuántica, lo que los hace difícil de crear, y, por lo tanto, que sean difíciles de transportar.

Aún faltan algunos detalles por solucionar sobre su uso, porque su mecanismo solo serviría para sistemas y problemas realmente complejos para los que una computadora ya existente es completamente obsoleta.

 

¿Cuáles son sus usos?

El uso principal de Quantum Computing es el de resolver problemas complejos donde una computadora tradicional tomaría demasiado tiempo resolver usando los mismos algoritmos.

El mejor ejemplo de un procesador cuántico probado, es aquel que en solo tres minutos logro resolver un problema en el cual se pedía la creación de números aleatorios bajo ciertas especificaciones que el ordenador clásico más potente de hoy en día habría tomado al menos 600 millones de años en lograr resolver.

Su mayor función es el de resolver problemas de sistemas robustos, extensos y de alta complejidad de cifrado en mucho menor tiempo e incluso convirtiendo en una posibilidad resolver problemas que anteriormente no se podrían ni imaginar por la inviabilidad para ser resueltos.

 

¿Por qué es mejor que los métodos tradicionales?

En realidad, la comparación es un poco absurda. Ya que, para problemas simples, no complejos o de cifrado corto, (quantum computing) es una tecnología muy sobrada, que exige una gran inversión inutilizada.

En cambio, para empresas más grandes que requieren hacer mediciones precisas de mayor escala, una computadora o procesador tradicional en realidad no sirve para resolver estos problemas. A estas computadoras les tomaría demasiado tiempo resolver uno de estos procesos.

 

Pros y contras de Quantum Computing

Ventajas

  • La ventaja más obvia, es el alto poder computacional de poder manejar muchos datos y desarrollar algoritmos altamente complejos sin problemas.
  • La simulación cuántica permite que no solo se resuelvan algoritmos complejos, sino que además se haga de manera extremadamente rápida en comparación al cómputo tradicional.
  • Se pueden ejecutar diversos cálculos para resolver problemas de manera paralela.

Desventajas

  • La mayor de las desventajas es que al ser una tecnología nueva, tiene un costo de adquisición y de mantenimiento muy alto. Además de que necesita cuidados mayores a los de un procesador o computadora común.
  • Al ser un sistema completamente diferente y nuevo, no existe una familiaridad ante este procesador, lo cual lo hace difícil de manejar para cualquiera que no sea un experto en la tecnología de Quantum Computing.
  • Es una tecnología en la que están invirtiendo grandes empresas. Por lo que es complicado que estás te enseñen a usar el nuevo sistema en alguna universidad o escuela.
  • Necesita mantenimiento continuo, que además de ser costoso, necesita nuevamente de un experto en la tecnología de procesadores Quantum para llevarlo a cabo.
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