Cada vez más se habla de la computación cuántica, este fantástico campo de estudio que nuevamente nos captura la atención y propone romper los límites establecidos por la computación tradicional. Una vez más, como ha ocurrido a lo largo de la historia, las reglas propuestas por la ciencia se mantienen en un estado de continua evolución. El mundo cuántico se ha fusionado con la computación para expandir estas reglas y marcar un nuevo hito en la historia de la informática, revolucionando la manera en cómo abordamos los problemas más complejos. Está innovación no es una más, sino que tiene un potencial inigualable para abrir nuevas e importantes puertas al progreso tecnológico en múltiples disciplinas.
¿Qué es la Computación Cuántica?
Técnicamente, está tecnología nos permite resolver problemas computacionales de una manera completamente distinta al paradigma convencional. La computación clásica trabaja con los conocidos bits, donde su valor solo puede variar entre 0 y 1 en cualquier momento, pero la computación cuántica agrega un salto a estos conceptos, permitiendo utilizar qubits, que son análogos a los bits, a diferencia que no solo pueden representar valores de 0 y 1, sino también una superposición de ambos estados de manera simultánea. Esta habilidad única de superposición y entrelazamiento cuántico permite ejecutar cálculos a escalas inimaginables y velocidades muy altas, ampliamente superiores a cualquier computadora convencional. En esencia, está es la base de la computación cuántica.
Historia y Desarrollo
El nacimiento de la computación cuántica está ligado directamente con los inicios de la mecánica cuántica a comienzos del S.XX, aunque recién en la década de 1980 es cuando proliferan las primeras teorías y experimentos en este campo.
Grandes exponentes de la física teórica como Richard Feynman y David Deutsch fueron algunos de los grandes impulsores de este campo y sentaron las bases del conocimiento que ha influenciado en gran medida el paradigma actual de la computación cuántica. Revelando inspiradores conceptos como la simulación cuántica y las máquinas de Turing cuánticas que promovieron los importantes avances generados en el entendimiento de la mecánica cuántica y las tecnologías que la utilizan.
Funcionamiento y Principios Clave
Los cimientos de este paradigma están construidos a partir de los fundamentos de la mecánica cuántica, que principalmente están determinados por:
- la superposición: permite que un qubit exista en múltiples estados a la vez, lo que significa que puede ejecutar múltiples cálculos simultáneamente.
- el entrelazamiento cuántico: permite que los qubits estén intrínsecamente conectados entre sí, lo que significa que el estado de un qubit puede depender del estado de otro, incluso si están separados por grandes distancias.
- la decoherencia: es la pérdida del estado cuántico en un qubit debido a factores ambientales como la radiación. Aquí está el gran desafío que nos plantea está tecnología, construir sistemas que minimicen la decoherencia a través de diseños inteligentes que rompan los estándares conocidos.
Estos principios cuánticos mencionados son los que permiten que este tipo de computadoras resuelvan ciertos problemas de alta complejidad de manera mucho más eficiente que las computadoras clásicas, rompiendo las barreras establecidas y generando inimaginables campos de investigación en múltiples áreas.
Aplicaciones Potenciales
Si observamos con detenimiento la gama de oportunidades que se abren con este nuevo enfoque tecnológico, podemos encontrar un potencial a futuro maravilloso, donde podría revolucionar desde la criptografía y la ciberseguridad, hasta la simulación de sistemas cuánticos y la optimización de procesos. En el caso de la criptografía cuántica podría permitir la creación de sistemas de cifrado que sean seguros contra ataques de computadoras cuánticas. A su vez, el avance de esta tecnología también podría permitir simular sistemas cuánticos complejos, como moléculas y distintos materiales, que podría aplicarse en la química, la farmacología y la ingeniería de materiales, generando descubrimientos inimaginables en estas disciplinas y muchas otras.
Desafíos y Futuro
Aunque el potencial de la computación cuántica es enorme y hoy en día se utiliza en múltiples ámbitos informáticos del mundo para encontrar soluciones, no está exenta de desafíos técnicos y también de carácter teórico. Uno de los más reconocidos es la fragilidad de los qubits, donde se intenta darles más robustez y escalabilidad, para lograr una manipulación más precisa y confiable. Dada está susceptibilidad que tienen los qubits al entorno, es que es muy importante generar mecanismos que permitan corregir errores, para evitar así la pérdida de información y garantizar confiabilidad en los resultados que se obtengan.
Otro gran desafío, que se irá ampliando a medida que se avance con esta tecnología, es la seguridad de los sistemas criptográficos, dado que potencialmente la computación cuántica puede quebrar muchos de los algoritmos criptográficos usados hoy en día, generando una brecha importante de seguridad.
En los próximos años la computación cuántica continuará abriendo puertas inimaginables a medida que la exploración de este maravilloso campo de la ciencia avance. Con el ritmo vertiginoso que posee hoy la tecnología, no es descabellado pensar que en un futuro las computadoras estándar funcionen con qubits, dejando en el pasado a los clásicos bits. Sin dudas es emocionante imaginar la revolución que podría generar en el futuro este vasto caudal de potencialidades que es la computación cuántica.
Referencias
- Freddy Javier Fernández (Nov. 2021) – Computación cuántica y su evolución
- Eduardo Sáenz (Feb. 2024) – La computación cuántica avanza mucho más rápido de lo que pensábamos – Universidad de la Rioja
- Yuri Rubo y Julia Tagüeña (Abr. 2024) – Computación cuántica – Revista 67 divulgación de Ciencia UNAM
- Pallab Ghosh (Feb. 2013) – El avance cuántico que podría revolucionar la computación –BBC