¿Qué es la computación cuántica?

En los últimos años, se han hecho muy frecuentes en los medios de comunicación las alusiones a la computación cuántica, y no son pocas las noticias que vemos a diario sobre el tema. Además, empresas como IBM, Microsoft, Intel y Google (por no mencionar los chinos) han logrado avances muy prometedores.

¿Pero qué es la computación cuántica y en qué se diferencia de la computación convencional, es decir la de toda la vida? Aunque es un tema complejo, trataré de resumírtelo con palabras muy sencillas en este post. Así que no dejes de seguir leyendo si te interesa el tema.

¿Qué es la computación cuántica?

La computación cuántica es la parte de la informática que se basa en los principios de superposición cuántica y entrelazamiento cuántico. Sin entrar en muchos detalles, esto significa que una computadora cuántica puede realizar muchas operaciones simultáneas, mientras que una convencional solo puede hacer una tarea a la vez.

Esto permite operar con algoritmos mucho más eficientes que los convencionales, hacer cálculos a velocidades imposibles incluso para las supercomputadoras convencionales más eficientes, y almacenar muchísima más información.

¿En qué se diferencia la computación cuántica de la convencional?

Qubits vs. bits

La unidad básica de información en la computación cuántica es el qubit en lugar del bit tradicional. Un bit solo puede tener un valor en determinado momento: 0 o 1. En cambio, un qubit puede tener un valor de 0, de 1 o de 0 y 1 al mismo tiempo.

Esto hace posible que, por ejemplo, la supercomputadora cuántica Jiuzhang puede ejecutar cálculos 10.000 millones de veces más rápido que la supercomputadora de Google, a pesar de ser todavía un prototipo en sus primeras fases de desarrollo.

Arquitectura

A pesar de su eficiencia incomparablemente superior a la de las computadoras convencionales, las cuánticas tienen una arquitectura mucho más sencilla. Básicamente consisten en los siguientes componentes:

• ALU cuántica. Ejecuta las operaciones cuánticas y la corrección de errores.
• Memoria cuántica. Se encarga de conservar y actualizar los qubits necesarios para ejecutar las operaciones, tal como haría la memoria RAM.
• Teletransportadora de código. Permite teletransportar los datos cuánticos entre la ALU y la memoria.
• Planificador dinámico. Ejecuta un algoritmo de planificación dinámico para controlar las operaciones.

Cabe decir que las computadoras cuánticas operan sobre una cantidad muy pequeña de qubits. Pero unos cuántos qubits valen miles de millones de veces más que miles de millones de bits. Por ejemplo, una computadora cuántica de solo 30 qubits es casi 6.000 millones de veces más rápida que la videoconsola PlayStation más potente del mercado.

Lenguajes de programación

En un principio, la computación cuántica no tiene todavía lenguajes de programación. Pero ya se usan algunos como Matlab, Fortran y C. De momento, esta área de la computación cuántica está en pañales y se enfrenta a grandes dificultades debido al carácter no determinista de esta tecnología.

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