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Ordenador cuántico

La computación cuántica. ¿Qué es? Se trata de la aplicación de la mecánica cuántica, un campo muy importante en la física moderna, en el ámbito de los ordenadores. Muy bien, pero … ¿en qué nos beneficiará? ¿Revolucionará el mundo que conocemos actualmente? ¿Acabaremos teniendo todos un ordenador cuántico en casa?

La magia de la computación cuántica

¿Qué significa esto? ¿Qué es eso del ordenador cuántico?

Antes de meternos en eso vamos a hacer un pequeño repaso de cómo funciona un ordenador tradicional. En los ordenadores que todos usamos la mínima unidad de información es el bit. Un bit puede tener sólo dos valores: cero o uno, apagado o encendido, abierto o cerrado, falsetrue, o como le quieras llamar. Para realizar las operaciones con estos bits se hace uso de los transistores. Éstos son unos dispositivos conducen o no la electricidad, lo que representa un cero o un uno.

Representación gráfica del bit tradicional

¿Y un ordenador cuántico? ¿En qué se diferencia? En computación cuántica, en lugar de usar los bits como unidad de información se usan los Qbits (abreviatura de Quantum Bits). Estos Qbits ya no almacenan un uno ni un cero, sino que almacenan probabilidades. Lo que muy simplificadamente se puede entender como que un Qbit ya no sólo puede tener un cero y un uno, sino también todos los valores intermedios. Ahí está la magia. Esto es debido a lo que se llama “superposición cuántica”.

De esta forma, n Qbit equivale a 2^n bits tradicionales. Y como todos sabemos, el poder de los exponenciales hace que unos pocos Qbits equivalgan a un montón de bits tradicionales.

¿Y qué se usa en lugar de los transistores? Obviamente, para poder usar los Qbits hay que cambiar de tecnología. Y no se trata de un pequeño cambio, sino que requiere un cambio casi completo. De esta forma, en lugar de usar los tradicionales transistores, usaremos átomos. Sí, átomos, y en concreto, las pruebas que se están realizando son con átomos de Fósforo (P).

Átomo de Fósforo (P), usado en los prototipos de ordenador cuántico

Aún si concretamos más, lo que se usa es el spin del electrón y del núcleo, pero no entraremos en detalle en esto por ser un tema avanzado, aunque cualquiera consulta que me queráis hacer os la contestaré encantado (siempre que sepa la respuesta, pues aunque sé del tema, no soy físico).

Representación de un átomo a modo de Qbit.
Representación de un átomo a modo de Qbit. Imagen tomada de Veritasium, canal de YouTube que os recomiendo si os gusta la ciencia.

El estado actual de los ordenadores cuánticos

Actualmente los ordenadores cuánticos todavía están en desarrollo y fase de prueba. De esta forma, los ordenadores cuánticos todavía no salieron de los laboratorios ni departamentos de I+D de las grandes compañías.

La todopoderosa IBM es una de esas compañías que están apostando fuerte en este ámbito. Recientemente se anunció que IBM empezará a vender lo que llamaron “ordenador cuántico universal”. No se trata nada más que de un ordenador que pondrán a la venta. Éste será un IBM Q, que contará con 50 Qbits.

IBM Q, el ordenador cuántico de IMB de 50 Qbits.

¿Y cuándo podré comprarme una? Tranquilo… IBM no ha dado ninguna fecha, pero aun así, no encontrarás una IBM Q en tiendas. Este ordenador está sólo destinado a grandes empresas, tanto por su elevado precio, como porque su desarrollo no es tan elevado como para alejarse de meras pruebas e investigaciones.

Además, cabe comentar que la idea de IBM es ofrecer acceso a ordenadores IBM Q a través de su plataforma de cloud computing. ¿Pero es IBM la única que está dando el paso de vender ordenadores cuánticos? No, otra empresa llamada D-Wave, vende el 2000Q, un ordenador cuántico de 2000 Qbits. Aunque, el 2000Q no tiene por qué ser mejor que el IBM Q.

IBM Q, la computación cuántica cada vez más cerca.

¿Cuándo tendré mi ordenador cuántico en casa? Lo siento, pero …

Esta es posiblemente la pregunta más hecha. ¿Cuándo podré cambiar mi ordenador tradicional por uno cuántico?

La respuesta es: probablemente nunca. Aunque la tecnología de los ordenadores cuánticos avance y se consiga crear un ordenador cuántico estable que se pueda vender en masa, éste no reemplazará al ordenador tradicional. En otras palabras, para las tareas que habitualmente sueles hacer con el ordenador, lo más probable es que un ordenador tradicional funcione mejor. O por lo menos es así según la idea de ordenador cuántico que tenemos hoy en día.

¿Y entonces? ¿Por qué tanta historia con esto de los ordenadores cuánticos? Sólo en algunos tipos de operación la computación cuántica ofrece mejoras frente a la computación tradicional. Por ejemplo, a la hora de realizar unas largas y complejas operaciones matemáticas un ordenador cuántico es muchísimo más veloz. En cambio, para ver un vídeo de YouTube, posiblemente rinda mejor un ordenador tradicional.

Ordenador cuántico de Alphabet (Google)

Por ejemplo, algo en lo que se está usando mucho el ordenador cuántico hoy en día es para probar a romper los sistemas de seguridad actuales. Por ejemplo, hace unos años se demostró que el RSA era vulnerable ante un ordenador cuántico. ¿Y qué es el RSA? El RSA junto con el AES son los sistemas de cifrado más usados. Por tanto, que el RSA sea vulnerable conlleva un gran problema de seguridad, y por tanto éste deberá ser sustituido.

Conclusión

Como podemos ver, el ordenador cuántico está en un estado ya muy avanzado, aunque ni siquiera estamos a la mitad del camino. Los ordenadores cuánticos, y la computación cuántica, van a provocar un gran impacto en el mundo de la tecnología, pero no como todos nos pensamos.

Esta es mi humilde opinión. ¿Y tú? ¿Qué opinas? ¿Cómo crees que afectarán los ordenadores cuánticos al mundo en el que vivimos? ¿Cuándo crees que la computación cuántica se convertirá en algo al orden del día?

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Soy Xoán Carlos Cosmed Peralejo, una mente curiosa con forma de estudiante de "Ingeniería de Tecnologías de Telecomunicaciones" en Vigo. Amante de la ciencia y la tecnología.
  • alv_

    Lo mismo pensaba yo.

  • J.Ruiz

    Muy buen artículo!!!! Podrían hacer más explicando como funcionan los ordenadores. Es un tema que me llama mucho la atención!!!

    • Xoan Cosmed

      Lo tendremos en cuenta.