Computación cuántica
¿Qué es?
Las computadoras cuánticas pueden procesar conjuntos de datos masivos y complejos más eficientemente que las computadoras clásicas. Usan los fundamentos de la mecánica cuántica para acelerar el proceso de resolver computaciones complejas. A menudo esos cálculos incorporan un número aparentemente ilimitado de variables, y las aplicaciones potenciales abarcan las industrias, desde la genómica hasta las finanzas. Las computadoras Quantum de IBM ya están reinventando aspectos de la seguridad cibernética a través de su capacidad para romper códigos y cifrar comunicaciones electrónicas.
Algunos de los jugadores más grandes en tecnología, incluyendo Google, Microsoft, Intel, IBM y Alibaba, están explorando la computación cuántica para mejorar la seguridad cibernética y más, una señal de que la próxima gran carrera informática ya está en marcha. Mientras que Google ha estado explorando la computación cuántica para conseguir unas búsquedas ultra-rápidas de Internet desde al menos 2009, queda por ver quién surgirá como el líder en la industria de la computación cuántica comercial naciente. En esta explicación, nos sumergimos más en lo que es la informática cuántica, los beneficios asociados con la tecnología, sus aplicaciones, y los jugadores de la industria para ver. (CBINSIGHTS, 2017).
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| (Guerrero Luis, 2018) |
¿Qué es un qbit?
Un qubit es un bit cuántico, la contraparte en computación cuántica al dígito binario o bit de computación clásica. Así como un poco es la unidad básica de información en un ordenador clásico, un qubit es la unidad básica de información en un ordenador cuántico. En una computadora cuántica, un número de partículas elementales tales como electrones o fotones se pueden utilizar (en la práctica, también se ha logrado el éxito con iones), con su carga o polarización actuando como una representación de 0 y/o 1. Cada una de estas partículas se conoce como un qubit; la naturaleza y el comportamiento de estas partículas (expresado en la teoría cuántica) forman la base de la computación cuántica. Los dos aspectos más relevantes de la física cuántica son los principios de superposición y enredo. (Rouse Margaret, 2005)
Superposición
La rotación del electrón puede estar en alineación con el campo, que se conoce como estado de spin-up, o opuesto al campo, que se conoce como estado de spin-down. Cambiar la rotación del electrón de un estado a otro se logra usando un pulso de energía, como de un láser - digamos que usamos una unidad de energía láser. ¿Pero y si solo usamos media unidad de energía láser y aislamos completamente la partícula de todas las influencias externas? Según la ley cuántica, la partícula entra entonces en una superposición de estados, en la que se comporta como si estuviera en ambos estados simultáneamente. Cada qubit utilizado podría tomar una superposición de 0 y 1.(Hui, Jonathan, 2018)
enredo
Las partículas que han interactuado en algún momento retienen un tipo de conexión y pueden enredarse entre sí en parejas, en un proceso conocido como correlación. Conocer el estado de rotación de una partícula entrelazada - arriba o abajo - permite saber que el giro de su pareja está en la dirección opuesta. Aún más sorprendente es el conocimiento de que, debido al fenómeno de la superposición, la partícula medida no tiene una sola dirección de giro antes de ser medido, pero está simultáneamente en un estado de spin-up y spin-down. El estado de rotación de la partícula medida se decide en el momento de la medición y se comunica a la partícula correlacionada, que asume simultáneamente la dirección de giro opuesta a la de la partícula medida.(Hui, Jonathan, 2018)
En una computadora regular tienes un sistema binario conformado por unos y ceros los cuales almacenas y manipulas de manera que puedan hacer calculos. Un bit en una computadora clasica solo puede tomar dos valores: 1 o 0 mientras que en una computadora cuantica un Qubit (quantum bit) trabajando con las leyes de la Fisica Cuantica, la particula puede estar en una superposición coherente: puede ser 1 o 0 y puede ser 1 y 0 a la vez tal como en el ejemplo de la manzana, permitiendo que se puedan realizar varios cálculos a la vez.
El gran desafío de la computacion cuantica es el diseño de tener este objeto macroscopico, con una parte de el completamente aislado de las leyes físicas macroscopicas en las que vivimos, estando y trabajando en las rarezas del mundo y los fenómenos cuánticos.
Una vez que podamos aprovechar al máximo el poder de una computadora cuantica podremos ejercer cálculos que tardaríamos el tiempo de vida que lleva el universo con una computadora regular. (simonmalave445, 2013)
Problemas adecuados para la computación cuántica
diseño de materiales
Si somos capaces de entender, mediante cómputo cuántico, la interacción mediante una partícula subatómica dentro de una molécula y llegamos a diseñar nuevos materiales en lugar de descubrirlos, habrá puntos interesantes. (Mauricio García, 2018)
Farmacéutica
Hoy día es casi imposible simular la molécula de agua, que son dos átomos de hidrógeno y uno de oxigeno, muy simple. Pero es algo que las computadoras de hoy día no pueden simular. Esperamos que más con esta tecnología podamos simular moléculas más complicadas para el desarrollo de fórmulas químicas.
Poder trabajar en la simulación química e interacción entre moléculas para generar medicamentos podría acelerar los procesos al grado de no tener que experimentar con personas o animales los fármacos para tenerlos listos.(Gabriela Cruz Thompson, 2018)
En la segunda mitad del año, anunció el vocero de la tecnológica, IBM establecerá un centro de cómputo que dará servicio con estas computadoras a los miembros de una red de investigadores que buscarán generar más casos de uso posibles.Ambos especialistas coincidieron en que se prevé que en cinco años estas colaboraciones den como fruto aplicativos que demuestren que se pueden resolver problemas que hoy no logra el cómputo clásico.(Gabriela Cruz Thompson, 2018)
Bibliografía
CB Insights Research. (2020). What Is Quantum Computing?. [online] Available at: https://www.cbinsights.com/research/report/quantum-computing/ [Accessed 7 Feb. 2020].
WhatIs.com. (2020). What is qubit? - Definition from WhatIs.com. [online] Available at: https://whatis.techtarget.com/definition/qubit [Accessed 7 Feb. 2020].
Medium. (2020). QC — What are Qubits in Quantum computing?. [online] Available at: https://medium.com/@jonathan_hui/qc-what-are-qubits-in-quantum-computing-cdb3cb566595 [Accessed 7 Feb. 2020].
El Cuaderno de Simon. (2020). Computacion Clasica vs Computacion Cuantica. [online] Available at: https://elcuadernodesimon.wordpress.com/2013/08/29/computacion-clasica-vs-computacion-cuantica/ [Accessed 7 Feb. 2020].
El Financiero. (2020). ¿Qué es y para qué sirve una computadora cuántica?. [online] Available at: https://www.elfinanciero.com.mx/tech/que-es-y-para-que-sirve-una-computadora-cuantica [Accessed 7 Feb. 2020].
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