Como todos sabéis, los ordenadores actuales trabajan con ceros y unos, lo que se conoce como sistema binario. Resumiendo, el dígito “1” se da cuando existe un pulso eléctrico y el dígito “0” es la no existencia de pulso eléctrico (o lo que es lo mismo: apagado o encendido). Así, la unidad mínima de información es un bit que puede ser “1” o “0”.
Con estos bits el ordenador realiza operaciones de forma que obtiene un resultado que puede ser desde el movimiento del ratón hasta la realización de un cálculo matemático pasando por simulaciones en 3D.
Este código compuesto solamente de unos y ceros, es el único que entiende el ordenador y es el que le permite interpretar las órdenes contenidas en los programas para que las pueda ejecutar.
Todo lo que se hace en un ordenador es transcrito a este sistema por transistores, gracias a una suerte de pequeñas cajitas (vamos a decirlo así) que pueden almacenar energía y liberarla cuando sea necesario.
Cuando una cajita tiene electricidad almacenada interpretamos un 1, y cuando no, entendemos que es 0. Bien, es más complejo pero no quiero extenderme.
Lo que importa es que este sistema hace que la velocidad a la que un ordenador puede procesar la información sea lineal a la cantidad de bits que posea, y tenga un límite técnico.
El límite técnico podría parecer superable si hacemos ordenadores más grandes y ya está, pero no es así. Este límite se vuelve evidente cuando pensamos que ni todos los ordenadores clásicos del mundo son suficientes como para resolver determinados problemas cuando la cantidad de datos es muy grande.
La diferencia que hace especial a la tecnología cuántica (y vamos al lío), es que tiene un potencial inmensamente grande dado que sus bits permiten la superposición de ambos estados: encendido y apagado.
Los bits de la computación cuántica se llaman qubits. Igual que un bit, un qubit representa una unidad básica de información, pero en este caso es una unidad de información cuántica que se rige por las normas de la física cuántica: es decir, pueden estar en estados superpuestos.
Los ordenadores cuánticos varían entre sí dependiendo de la forma en la que se las arreglen para aislar y conducir a los qubits, pero siempre nos interesa crear lo mismo que en el transistor: conseguir que se relacionen sólo cuando nosotros queramos.
Esto se consigue por ejemplo, gracias a los circuitos superconductores. Estos se basan en pequeños circuitos enfriados hasta temperaturas cercanas al cero absoluto.
Bien, hay más mecanismos pero todo esto es bastante complejo y no quiero entrar en detalles.
Vamos a centrarnos en el fenómeno de la superposición:
Este es un comportamiento que se observa en partículas subatómicas como los electrones.
Por extraño que pueda parecer, las partículas subatómicas pueden comportarse como ondas y partículas. Y, de acuerdo con la ley cuántica, cuando este fenómeno se da, la partícula entra en una superposición de estados en los que se comporta como si estuviera en ambos de forma simultánea o en un punto intermedio entre los dos.
A veces, se comportan como ondas (por ejemplo cuando hacemos experimentos de interferencias), pero otras veces se comportan como partículas (cuando utilizamos láseres que mandan un fotón por pulso).
La computación cuántica intenta usar la superposición de estados para poder ejecutar más de un cómputo a la vez. Como los electrones del qubit puede ser 0 y 1 al mismo tiempo, comprueba el sí y el no de cada suposición paralelamente, lo que nos permite tener ordenadores muchísimo más rápidos.
Al aplicar la ‘lógica’ cuántica al mundo de la informática, se consiguen resolver problemas a toda velocidad, paralelamente y con multitud de resultados para cada variable.
La computación cuántica proporcionará por tanto una nueva oleada de servicios, y promete ser la próxima gran tecnología que impulse una nueva era de innovación industrial.
Sin embargo, usarla no es tan fácil. Los átomos y partículas tienen sus normas, y si no nos atenemos a ellas no podemos controlarlos.
Por ejemplo, no se puede ni siquiera mirar mientras el ordenador computa. Por extraño que pueda parecer, otra de las leyes que rigen en el mundo cuántico es que las superposiciones no pueden ser observadas o se destruyen.
Además, depender de fenómenos que cambian si existen otras partículas cerca o simplemente por la temperatura, es extremadamente complicado.
Las propiedades cuánticas son muy frágiles e incluso se degradan con el tiempo, así que hay que invertir muchos recursos en mantener a los ordenadores cuánticos completamente aislados del entorno.
No basta con tener una temperatura cercana a -273ºC, sino también conservarlos en condiciones de vacío donde ningún átomo externo pueda golpearlos.
Y llegamos al punto que probablemente más os interesa: ¿Cuándo podremos disfrutar de ellos en nuestros hogares?
Siento decepcionaros, pero por el momento la idea no es que cada persona tenga su propio ‘portátil cuántico’. Precisamente, por el hecho de que las condiciones requeridas son muy restrictivas.
Primeramente lo que va a suceder, es que exista una cantidad limitada de ordenadores cuánticos en lugares donde tengan las condiciones adecuadas de temperatura, vacío, etc, y la gente accederá a ellos vía Internet.
De todos modos, los ordenadores cuánticos se están diseñando con la idea de resolver problemas que actualmente son demasiado complejos para los ordenadores clásicos. Para nuestras tareas rutinarias, en principio no es necesario disponer de semejantes monstruos.
Actualmente ya se han presentado algunos ordenadores que incorporan tecnología cuántica, pero son muy modestos y trabajan con unas pocas decenas de qubits. Además, tampoco representan todavía un avance significativo en cuanto a resultados computacionales perceptibles.
Descubrir la utilidad real de la computación cuántica va a requerir de muchas manos que experimenten con ella, y el potencial todavía está por cuantificar.
Así pues, y contestando el título del vídeo: ¿Cuándo tendremos ordenadores cuánticos en nuestros hogares?
Nadie lo sabe. Pero todo indica que de momento esto no va a suceder pronto.
Sea como sea, el crecimiento exponencial de esta tecnología todavía es inimaginable y quién sabe hasta dónde nos llevará...
¿Sabías estas cosas? ¿Te decepciona no poder tener pronto un ordenador cuántico en tu casa? ¿Realmente lo necesitas?
Fuentes:
- [xataka.com] Así es el ordenador cuántico de 49 Qubits de Intel por dentro
- [abc.es] IBM presenta el primer ordenador cuántico comercial: ¿puedo tener ya un «súper-PC» en casa?
- [omicrono.elespanol.com] Aprende cómo funciona un ordenador cuántico en 5 minutos
- [20minutos.es] IBM presenta el primer ordenador cuántico comercial: un cubo de 2 metros y medio
- [es.gizmodo.com] Cómo funciona la computación cuántica, explicado de manera sencilla
- [asifunciona.com] ASÍ FUNCIONAN LOS BITS Y LOS BYTES