Al igual que los vehículos autónomos, los drones, los robots de autoaprendizaje y los sensores a nanoescala, la computación cuántica es el tipo de tecnología que parece pertenecer al mundo del mañana. Pero en realidad ya está aquí en la actualidad. Y para las empresas que tienen retos complejos que desean resolver para sí mismas, para sus accionistas, para sus clientes y para la sociedad en general, pueden empezar a sacar provecho hoy mismo.
¿Qué es la computación cuántica?
Para aprovechar la computación cuántica, primero hay que entender qué es. En esencia, la informática cuántica es un sistema que funciona según las leyes de la mecánica cuántica, la rama de la física que se ocupa de las partículas atómicas y subatómicas. En pocas palabras: Las computadoras cuánticas procesan la información del mismo modo que el universo procesa los átomos y los protones, neutrones y electrones que los constituyen.
Esto se pone de manifiesto en tres principios específicos que constituyen la base de la mecánica cuántica y, por tanto, de la informática cuántica:
Superposición
Existe un fenómeno fascinante en la mecánica cuántica llamado superposición, en el que pequeñas partículas pueden existir en múltiples estados, y en múltiples lugares, a la vez. En un artículo de la revista Cosmos, el autor Cathal O’Connell lo compara con una moneda, que es una analogía común en todo el sector. Mientras que una moneda sólo puede ser cara o cruz, un átomo puede ser ambas cosas a la vez.
En informática, esto se parece a un montón de monedas alineadas una al lado de la otra. Un ordenador tradicional codifica la información en forma de “bits” binarios, que pueden representarse como unos o ceros. La forma en que se disponen las monedas -cabeza, cola, cara, cola frente a cara, cabeza, cara, cola (0101 frente a 0001)- indica al ordenador qué operación debe realizar.
En la computación cuántica, la información se codifica como “bits cuánticos” o “qubits”. A diferencia de un bit normal, un qubit puede estar ocupado por un uno y un cero al mismo tiempo. Es como si las monedas estuvieran paradas de lado, listas para caer en cualquier dirección en un momento. Esta versatilidad significa que se pueden conseguir más resultados potenciales con menos monedas.
Enredo
El entrelazamiento en la mecánica cuántica describe la relación entre dos partículas, que pueden estar inextricablemente unidas entre sí a pesar de las grandes distancias que las separan. Esto significa que la partícula A puede impactar instantáneamente con la partícula B desde el otro lado del universo. Albert Einstein llamó a esto “acción espeluznante a distancia”. Es como si al girar el pomo de una puerta en una casa se abriera una puerta en otra.
Volviendo a la analogía anterior de las monedas: Si tienes una serie de monedas que están de pie, capaces de caer por cualquier lado en un momento, ¿cómo creas resultados predecibles para asegurarte de que tu ordenador realiza la operación que quieres que realice en lugar de una operación al azar? La respuesta, en parte, es el entrelazamiento, que permite crear relaciones causales entre qubits. El principio de entrelazamiento significa que la forma en que cae una moneda -cara o cruz- proporcionará información sobre cómo cae otra moneda relacionada.
Interferencia
En mecánica cuántica, el concepto de interferencia es bastante complejo. Sin embargo, en la computación cuántica, la premisa es bastante sencilla. De nuevo, imagine las operaciones del ordenador como si fueran monedas: Si la superposición permite que una moneda se mantenga en su borde, y el entrelazamiento permite que una moneda influya en la forma en que otra cae, entonces los ordenadores cuánticos necesitan un medio para inclinar la primera moneda en la dirección deseada, haciendo que las siguientes caigan como fichas de dominó. Normalmente, el lanzamiento de una moneda es aleatorio; la interferencia permite eliminar el azar e inclinar la balanza hacia la cara o la cruz.
Si todavía estás confundido, todo lo que necesitas saber es esto: La computación tradicional se produce de forma secuencial, de modo que A engendra a B y a C, y así sucesivamente. Gracias a los principios antes mencionados de la mecánica cuántica, la computación cuántica ocurre de forma sincrónica, de modo que A, B y C pueden ocurrir al mismo tiempo.
Los ordenadores cuánticos son tan complejos, y tan incipientes, que actualmente sólo hay unos pocos cientos de tecnólogos altamente cualificados en la Tierra que tienen los conocimientos y la experiencia para programarlos. Por lo tanto, para obtener la ventaja cuántica, los pioneros deben saber dónde encontrarlos y cómo asociarse con ellos de manera que se produzca el aprendizaje y el crecimiento.
¿Qué problemas puede resolver la informática cuántica?
Lo que necesitan las computadoras cuánticas para desarrollar todo su potencial no son solo científicos inteligentes capaces de programarlos, sino también líderes empresariales estratégicos que sean capaces de imaginar los brillantes casos de uso en los que pueden añadir valor.
A medida que la computación cuántica maduren y ejecuten sofisticados algoritmos de aprendizaje automático serán capaces de gestionar tareas gigantescas. Dentro de una década, es probable que sean lo suficientemente potentes como para ayudarnos a descubrir nuevos fármacos con los que luchar contra pandemias como la COVID-19, identificar nuevas soluciones a problemas globales como el cambio climático y nuevos modelos con los que predecir con precisión todo, desde el riesgo financiero hasta el clima.
En sectores tan diversos como el aeroespacial, el sanitario o el logístico, abundan los casos de uso potencial. El secreto del éxito es la escala. Aunque el ordenador cuántico del mañana será capaz de construir el equivalente a un enorme rascacielos utilizando excavadoras, grúas y otras innumerables máquinas pesadas, el ordenador cuántico de hoy podría construir sólo el equivalente a un almacén utilizando sólo un martillo y un destornillador. Las organizaciones y profesionales de la ingenieria en sistemas computacionales en linea que obtengan los mayores beneficios de la computación cuántica serán las que tengan las ideas y el ingenio para construir exponencialmente desde el cobertizo hasta el rascacielos.
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