La computación cuántica es el procesamiento de información que está representada por estados cuánticos especiales. Al aprovechar fenómenos cuánticos como la «superposición» y el «entrelazamiento», estas máquinas los ordenadores cuánticos manejan la información de una manera fundamentalmente diferente a los ordenadores «clásicos» como los teléfonos inteligentes, los ordenadores portátiles o incluso los superordenadores más poderosos de la actualidad.
Los ordenadores tradicionales operan con bits binarios: información procesada en forma de unos o ceros. Pero las computadoras cuánticas transmiten información a través de bits cuánticos, o qubits, que pueden existir como uno, cero o ambos simultáneamente.
Eso es una simplificación, esa capacidad, conocida como superposición, se encuentra en el corazón del potencial cuántico para una potencia computacional exponencialmente mayor.
Los investigadores han predicho durante mucho tiempo que los ordenadores cuánticos podrían abordar ciertos tipos de problemas, especialmente aquellos que involucran un número abrumador de variables y resultados potenciales, como simulaciones o preguntas de optimización, mucho más rápido que cualquier ordenador clásico.
Inclusive, ahora estamos empezando a ver indicios de que este potencial se está convirtiendo en realidad. En 2019, Google dijo que ejecutó un cálculo en una computadora cuántica en solo unos minutos, en cambio a una computadora clásica le tomaría 10,000 años completarlo.
Poco más de un año después, un equipo con sede en China dio un paso más allá, afirmando que había realizado un cálculo en 200 segundos que le llevaría a un ordenador convencional 2.500 millones de años, por lo que vendría siendo 100 billones de veces más rápido.
El funcionamiento de las computadoras cuánticas
En un ordenador clásico, pequeños interruptores electrónicos llamados bits toman valores de 0 o 1. Los programas que se ejecutan en ellos usan esta lógica binaria para realizar operaciones: si esto es cierto, entonces hazlo.
En una computadora cuántica, puedes olvidar ese tipo de certeza. Lo que tendemos a tratar como «partículas» de materia – moléculas, átomos y entidades subatómicas como los electrones; tienen profundidades ocultas, con propiedades inherentemente indefinidas. La posición de un electrón, por ejemplo, puede ser imposible de precisar con exactitud.
La computación cuántica manipula estas propiedades indefinidas. Comienza decidiendo cómo definiremos un dígito binario, o bit, cuando usemos un objeto cuántico. Para, digamos, un electrón, podemos describir cada uno con una cualidad conocida como espín, una medida de cómo gira, en uno de dos extremos, «arriba» o «abajo», y luego asignar el valor binario 0 a un giro hacia arriba y 1 a un giro hacia abajo.
Pero también podría ser cualquier otro objeto cuántico, como un fotón o una molécula, con una calidad diferente utilizada para definir los valores binarios). Esto define el equivalente cuántico de un bit binario y se conoce como qubit.
Ahora, sabemos que el electrón sigue las leyes cuánticas y, por lo tanto, puede existir con su espín indefinido en un estado de «superposición» que es una combinación compleja de los estados 0 y 1. Solo se definirá (como 0 o 1) si interactúa fuertemente con algo en su entorno, una interacción a la que los físicos cuánticos a menudo se refieren como una medida.
Condiciones de funcionamiento de los ordenadores cuánticos
Estos ordenadores son extremadamente sensibles y requieren condiciones de presión y temperatura muy específicas y aislamiento para funcionar correctamente.
Cuando estas máquinas interactúan con partículas externas, se producen errores de medición y el borrado de superposiciones de estado, por lo que están selladas y deben operarse con ordenadores convencionales.
Los ordenadores cuánticos casi no deben tener presión atmosférica, una temperatura ambiente cercana al cero absoluto (-273 ° C) y aislamiento del campo magnético terrestre para evitar que los átomos se muevan, colisionen entre sí o interactúen con el medio ambiente.
Además, estos sistemas solo funcionan durante intervalos de tiempo muy cortos, por lo que la información se daña y no se puede almacenar, lo que dificulta aún más la recuperación de los datos.
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