Ordenadores Cuánticos. Qué son

No es un secreto que, se vislumbran los límites de la fabricación del hardware tal y como la conocemos ahora. Hasta ahora, los avances en la velocidad de proceso y de cálculo se han conseguido con la mayor miniaturización. Más transistores en menos espacio ha sido la fórmula. Pero, no podemos hacer los chips infinitamente pequeños, ya que superando cierto límite, los electrones atraviesan los canales por donde circulan, provocando interferencias y por tanto mal funcionamiento. Esto se conoce como efecto túnel.
Y, cuando lleguemos a ese límite, ¿qué haremos?. Será inevitable un cambio de rumbo, ya que no progresar, no es una opción. Este cambio no es otro que los ordenadores cuánticos.



Esfera de Bloch,
representación de un qubit

La idea de la computación cuántica no es algo nuevo. Surge en 1981, cuando Paul Benioff expuso su teoría para aprovechar las leyes cuánticas en el entorno de la computación. En lugar de trabajar a nivel de voltajes eléctricos, se trabaja a nivel de cuanto. En la computación digital, un bit sólo puede tomar dos valores: 0 ó 1. En cambio, en la computación cuántica, intervienen las leyes de la mecánica cuántica, y la partícula puede estar en superposición coherente: puede ser 0, 1 y puede ser 0 y 1 a la vez (dos estados ortogonales de una partícula subatómica). Eso permite que se puedan realizar varias operaciones a la vez, según el número de qubits.
El número de qubits indica la cantidad de bits que pueden estar en superposición. Con los bits convencionales, si teníamos un registro de tres bits, había ocho valores posibles y el registro sólo podía tomar uno de esos valores. En cambio, si tenemos un vector de tres qubits, la partícula puede tomar ocho valores distintos a la vez gracias a la superposición cuántica. Así, un vector de tres qubits permitiría un total de ocho operaciones paralelas. Como cabe esperar, el número de operaciones es exponencial con respecto al número de qubits.

Para hacerse una idea del gran avance, un computador cuántico de 30 qubits equivaldría a un procesador convencional de 10 teraflops (millones de millones de operaciones en coma flotante por segundo), cuando actualmente las computadoras trabajan en el orden de gigaflops (miles de millones de operaciones). Es fácil de intuir las repercusiones que tal capacidad de cálculo, tendrían en la criptografía.

Con lo dicho podemos concluir de una forma somera, que un ordenador cuántico es un ordenador que utiliza la mecánica cuántica para resolver problemas.

Fuentes:
Informática cuántica
Computación Cuántica
Esfera de Bloch
Ordenadores cuánticos, ¿el futuro de la informática?
El aspecto del ordenador cuántico de hoy recuerda al de las primeras computadoras