COMPUTACIÓN CUÁNTICA
¿Qué es?
La computación cuántica o informática cuántica es un paradigma de computación distinto al de la computación clásica. Se basa en el uso de cubits, una combinación especial de unos y ceros, que pueden estar en dos estados simultáneos, al igual que los electrones en la cuántica. Los bits clásicos son 1 o 0.
Este tipo de computación permite crear nuevos algoritmos, que permitirán resolver muchos problemas. También permitirá avances en las Inteligencias Artificiales (IA) y Deep Learning. De hecho, IBM ya ha empezado a fabricar este tipo de ordenadores en IBM Quantum.
Por todo esto, estas máquinas son muy diferentes a las computadoras tradicionales que existen desde hace más de medio siglo.
¿Por qué se crea?
Para algunos problemas, las supercomputadoras no son tan súper. Cuando los científicos e ingenieros se enfrentan a problemas difíciles, recurren a las supercomputadoras. Estas son computadoras tradicionales muy grandes, a menudo con miles de núcleos de CPU y GPU clásicos. Sin embargo, incluso las supercomputadoras luchan por resolver ciertos tipos de problemas.
Debido a la dificultad de fabricar microchips más pequeños, llegando al punto en el que no se podría reducir más el tamaño de los microchips y alcanzando el límite de la computación clásica, se comienza a investigar en nuevas tecnologías que permitieran solucionar el límite y se pensó en la computación cuántica.
Ventajas
La computación cuántica tiene varias ventajas sobre la clásica como una mayor potencia de cálculo y menor consumo de energía. Esto abre la puerta a resolver problemas que hasta ahora eran intratables haciendo uso de la computación clásica. Mediante un sistema convencional para encontrar la mejor solución a un problema sería necesario probar todas las posibles soluciones, sin embargo, con la computación cuántica, esto no sería necesario.
Al poder encontrarse en varios estados al mismo tiempo, un sistema cuántico sería capaz de probar estas soluciones simultáneamente, pudiendo resolver el problema en menos tiempo.
¿Cómo funciona?
Aquí dejo un vídeo que explica muy bien cómo funciona:
Pero aquí os lo explico también.
Un ordenador clásico está compuesto por una serie de bits que, pueden estar en dos estados que describimos como 0 y 1 así el estado de un ordenador con n bits será una serie de n veces 0 y 1.
Por otro lado, en computación cuántica la unidad mínima de información es el cubit que está en una combinación del estado 0 y el estado 1 (al igual que los bits), pero puede tener "mucho" de estado 0 y "poco" de estado 1 o al revés o lo mismo de estado 0 que de estado 1.
Esto depende de unos coeficientes que explico luego. Esta diferencia entre los bits y los cubits es fundamental y explica el gran poder que puede tener un ordenador cuántico.
Debido a lo que ya he dicho, en un ordenador clásico con n bits la cantidad de información que contiene un estado concreto de la máquina tiene tamaño n, que es una colección de n 1 o 0 una colección en concreto, sin embargo, en un ordenador cuántico con n cubits un estado concreto de la máquina es una combinación de todas las posibles colecciones de n 1 y 0, en la que cada colección posible tiene un coeficiente que nos dice la "cantidad" (realmente sería posibilidad) de cada combinación.
Al igual que en los clásicos, hay 2^n combinaciones de n 0 y 1, pero en cuántica hay varios estados a la vez con diferentes coeficientes, es decir, que la cantidad de información que contiene un estado concreto de un ordenador cuántico tiene tamaño 2^n, pero hay varios estados con varios coeficientes y eso nos da mucha más información ya que, al aumentar n, en los clásicos el tamaño de la información aumenta en 1 (n+1-n), mientras que en los cuánticos aumenta en 2^(n+1).
Nota: Estos coeficientes cuánticos son números complejos (a+bi).