¿Qué es un ordenador cuántico?

¿Sabes en qué se diferencia exactamente un ordenador cuántico del portátil que tienes en tu salón? ¿Tienen realmente algo que ver? ¿Qué son los 'qubits'? ¿Es cierto que un ordenador cuántico es más rápido, más potente y mejor que uno tradicional?

Ordenador cuántico
Un equipo del FMNLab revisa la parte de un ordenador cuántico que se encarga de mantener las bajas temperaturas. / FMNLab

Puede ser que la primera vez que oíste hablar de ordenadores cuánticos, de su súper potencia de procesamiento, pensaras que podría ser el nuevo equipo que instalaras en tu despacho. Sin embargo, nada más lejos de la realidad. Los ordenadores cuánticos no tienen nada que ver con los ordenadores tradicionales que habíamos conocido hasta ahora y cuyo uso, en la actualidad, tanta gente tiene incorporado de pleno en su cotidianidad.


Nuestros ordenadores actuales funcionan gracias a lo que se conoce como bits, un flujo de pulsos eléctricos u óptimos que se organizan en series compuestas con una sucesión lineal de 0s y 1s combinados de diferente forma. A través de este lenguaje binario se ha conformado todo lo que tenemos en nuestro ordenador: desde el programa más complicado hasta un simple post de Facebook.


Sin embargo, los ordenadores cuánticos aparecen en el universo de la mecánica cuántica que, frente a la linealidad, supone que una partícula pueda encontrarse en dos estados distintos al mismo tiempo. Algo parecido a lo del gato de Schrödinger, que podía estar a la vez vivo o muerto.

Qubits, superposición y decoherencia

Los ordenadores cuánticos, por otro lado, utilizan qubits, partículas subatómicas como electrones o fotones. Cadenas de qubits pueden proporcionar mucha más potencia de procesamiento que el mismo número de bits binarios. Y el objetivo consiste en aislar los qubits en un estado cuántico controlado. Además, pueden representar numerosas combinaciones posibles de 1 y 0 al mismo tiempo, a lo que se llama "superposición". El "enredo", otra de sus características específicas, significa que los dos miembros de un par de qubits existen en un solo estado cuántico,. por lo que cambiar el estado de uno de los qubits cambiará instantáneamente el estado del otro de forma predecible, incluso si están separados por distancias muy largas. Ambas características permiten multiplicar exponencialmente la capacidad de cálculo de los ordenadores cuánticos, pero, a su vez, es mucho más fácil que este cometa errores al hacerlo.


Esto se debe a lo que se conoce como "decoherencia", puesto que el estado cuántico es increíblemente frágil y cualquier variación de temperatura o ruido puede impedir que los ordenadores cuánticos realicen su trabajo correctamente. Esta es la razón, además, de que en los laboratorios los mantengan a temperaturas de refrigeración muy bajas, otro de los motivos por los que sería un poco difícil meter uno en nuestras casas.

La interacción de los qubits con su entorno de manera que causa que su comportamiento cuántico decaiga y finalmente desaparezca se llama "decoherencia". Su estado cuántico es extremadamente frágil. La más mínima vibración o cambio en la temperatura - perturbaciones conocidas como "ruido" en el lenguaje cuántico - puede causar que se caigan de la superposición antes de que su trabajo se haya hecho correctamente. Por eso los investigadores hacen todo lo posible para proteger los qubits del mundo exterior en esos refrigeradores y cámaras de vacío superenfriados.


Así que parece que, por el momento, habrá que esperar a que las grandes empresas como Google o IBM sigan desarrollando e investigando los ordenadores cuánticos antes de plantearnos sustituir con ellos nuestro portátil o laptop. Mientras tanto, las empresas farmacéuticas, las compañías automovilísticas y de transporte aéreo son las que están haciendo uso de esta herramienta, para investigar sobre nuevos medicamentos o realizar simulaciones de las reacciones químicas que tienen lugar en las baterías de los coches. Además, en un futuro a lo que se aspira es a la "supremacía cuántica", el punto en el que un ordenador cuántico puede completar un cálculo matemático que está demostrablemente más allá del alcance, incluso, del más poderoso superordenador.

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