La tecnología es un campo muy amplio y un concepto que todavía está desarrollo es el del ordenador cuántico, seguramente querrás saber qué es y cómo funciona, además por qué deberás tener uno en casa en el futuro. En esta investigación hemos descubierto cómo funcionan y en qué momento todos sabrán más del tema.
Lo primero que debemos decirte es que los ordenadores cuánticos sustituirán en un futuro al PC tradicional. Sabemos que esto no sucederá de una manera rápida, en especial, porque los ordenadores de sobremesa son la manera más barata de gestionar actividades y cubrir necesidades de la cotidianidad del hogar.
Sin embargo, debemos esperar de un ordenador cuántico muchos avances en el campo de la tecnología, la ciencia, la farmacéutica y en las operaciones regulares de cualquier empresa, incluso en la telemática casera.
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¿Qué es un ordenador cuántico?
Ahora, luego de nuestra introducción pasamos a destapar el misterio. El ordenador cuántico hace uso de los fenómenos de la mecánica cuántica, para brindar al usuario una mayor potencia de procesamiento de datos, sin dejar a un lado la sencillez que puede ofrecer un dispositivo de este tipo.
Básicamente, estos dispositivos tienen la capacidad de generar y manipular millones de bits cuánticos que son conocidos como qubits.
El ordenador de hoy funciona gestionando bits, es decir, una corriente de pulsos eléctricos y ópticos que representa una combinación binaria de 0 y 1, es lo que está detrás de cada una de nuestras peticiones, desde abrir Gmail, hasta reproducir un vídeo, todo ello conlleva a un ejercicio binario con una extensa cadena de dígitos.
En el caso de los ordenadores cuánticos emplean los llamados qubits, se trata de una serie de partículas subatómicas como electrones o fotones. La ingeniería se ha reinventado para generar y administrar qubits, de hecho vemos grandes empresas como IBM o Google que emplean circuitos superconductores enfriados casi al cero absoluto para lograrlo.
Lo que más llama la atención de los qubits es que pueden encontrarse en ambos estados de procesamiento al mismo tiempo y también en ninguno, lo que dificulta predecir el comportamiento y por ello todo estará basado en aproximaciones hacia un estado u otro.
Al agrupar una cadena de qubits se consigue una potencia de procesamiento supremamente mayor a cuando se utilizan bits del sistema binario tradicional. Estas propiedades que estamos describiendo son conocidas como superposición y entrelazamiento.
Superposición cuántica
Vayamos un poco más allá. La superposición cuántica es la capacidad de un qubit de tener tres estados: pueden ser uno, cero, como también uno y cero a la vez, es decir, tienen la propiedad de representar varios estados al mismo tiempo, y para lograrlo es necesario manipularlos con láseres de precisión o rayos de microondas.
Esta capacidad le aporta la capacidad a un ordenador cuántico de procesar una enorme cantidad de datos para hacer millones de cálculos en forma simultánea de diferentes procesos.
Entrelazamiento cuántico
El otro concepto importante del proceso de un qubit es el entrelazamiento cuántico, que es un proceso mediante el cual se generan pares de qubits entrelazados entre sí, logrando como resultado que ambos elementos se encuentren en un único estado, lo que quiere decir que si uno de ellos cambia el otro lo hará de forma simultánea, incluso si llegasen a separarse en una larga secuencia.
Este es quizás uno de los pilares de los ordenadores cuánticos, porque aquí se separan los conceptos: en un ordenador tradicional duplicar el número de bits duplica su capacidad de procesamiento, mientras que en un ordenador cuántico al duplicar sus qubits se multiplica varias veces su capacidad.
Las máquinas que hacen uso de los qubits pueden acelerar los cálculos con algoritmos cuánticos especialmente diseñados para procesar un elevado volumen de datos en una menor cantidad de tiempo.
Incoherencia cuántica
No todo es perfecto y muestra de ellos es que existe el concepto de incoherencia cuántica, esto tiene que ver con el hecho de que en algunas de las interacciones de los qubits con entornos específicos puede provocar que su comportamiento cuántico se desplome, causando incluso que pueda desaparecer.
Es necesario señalar que el estado cuántico es sumamente frágil, por lo que la más mínima alteración del entorno, incluso un pequeño cambio de temperatura puede crear ruido y causar que la superposición cuántica colapse antes de completar un proceso y es allí cuando se crean estos errores.
Esta es la razón por la que todavía no hay un uso tan extendido de los ordenadores cuánticos, ya que requieren de un entorno totalmente aislado, libre de humedades, cambios de temperaturas, vibraciones y cualquier otro fenómeno no calculado, esto obliga a que sean sometidos a cámaras de vacío y refrigeración.
Los fallos de cálculos creados por las caídas son compensados en algunos casos con los algoritmos, para ellose añaden algunos qubits más en las cadenas, sin embargo es fundamental tener miles de qubits regulares antes de poder crear un único qubit totalmente confiable que se le conoce como “qubit lógico”.
Esto es solo un concepto, porque en la práctica los investigadores solamente han logrado crear cadenas de 128 qubits estándar, es decir que hasta ahora nunca se ha creado el primer “qubit lógico” y pudiéramos estar a varios años de distancia de lograrlo.
Usos de un ordenador cuántico
En el mundo de los coches ya se están utilizando los ordenadores cuánticos. Entre los principales usos que pueden tener estas máquinas, está la capacidad de usar sus sistemas para simular el comportamiento de la materia a nivel molecular.
En las fábricas de Volkswagen y Daimler se están utilizando estos ordenadores poderosos para simular la composición química de las baterías que se emplean en los coches eléctricos que están fabricándose hoy en día, con el objetivo de mejorar su rendimiento.
En la industria farmacéutica también se ha estado utilizando las capacidades de los ordenadores cuánticos, en especial para analizar y comparar compuestos que sirven de modelo de pruebas para la formulación de nuevas medicinas en el campo experimental.
La resolución de problemas de optimización es una de las principales capacidades de estos ordenadores. Su potencia de cálculo se aprovecha para estudiar un extenso número de posibles soluciones a determinados planteamientos, por ejemplo, la empresa fabricante Airbus emplea estas habilidades para calcular rutas de ascenso y descenso más eficientes para sus aeronaves.
En el caso de Volkswagen, ha desarrollado un servicio basado en ordenadores cuánticos, que tiene la capacidad de calcular rutas más óptimas para autobuses y coches en las grandes ciudades a fin de evitar colapsos en las autopistas.
Otra de las propiedades del ordenador cuántico, pero que todavía no ha sido explorada de manera importante, es la posibilidad de desarrollar Inteligencia Artificial a niveles mucho mayores de los que conocemos hasta ahora.
Qué esperar de los ordenadores cuánticos
Pasará mucho tiempo antes de que los ordenadores cuánticos sean viables en la cotidianidad, en especial para poder crear un estándar que garantice la compatibilidad y el intercambio entre usuarios, es decir que para ver un ordenador de este tipo en nuestros hogares faltarán algunas décadas, por lo menos antes de que sus precios estén al alcance de todos.
Una de las principales limitaciones estaría asociada a cómo interactuamos con el PC; ya que la interfaz con el usuario deberá cambiar debido a que este tipo de ordenadores requiere de un ecosistema de software diferente, lo que obliga a crear un nuevo modelo de programación y básicamente deberíamos aprender a utilizarlos desde cero, no sería tan intuitivo como el ordenador que tenemos en casa hoy en día.
Finalmente, la migración al mundo del ordenador cuántico dependerá de cuánto incline la industria el desarrollo de estos dispositivos.
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