Computación cuántica ¿Qué es, cómo funciona y en qué se diferencia de la computación normal?

En la actualidad, los ordenadores tradicionales forman parte de nuestras vidas y hasta los momentos la informática clásica nos ha llevado a grandes descubrimientos. Sin embargo, poco adentramos al futuro con otro tipo de tecnología que deja atrás lo convencional para darle la bienvenida a la computación cuántica.

Este tipo de computador no servirá para tareas diarias, sino para evolucionar en las formas de trabajo. Disponen de una capacidad cálculo que hará ver a los ordenadores tradicionales como primitivos. Del mismo modo, se estima que en pocos años este tipo de computación sirva para simplificar el tiempo de tareas que demoran mucho.

Tener un conocimiento abierto e ir a la par de los cambios es vital para poder comprender las nuevas tecnologías. Por ello te vamos a dar algunos conceptos básicos y las diferencias más marcadas entre los tipos de computación, así como también explorar los proyectos con esta tecnología que pueden cambiar el mundo.

¿Qué es la computación cuántica?

Para la compresión de este concepto, es necesario desglosar qué significa el término “cuántica”. Este se refiere en física a la mecánica cuántica que el sistema usa para calcular resultados en partículas muy pequeñas como fotones, electrones y neurinos. En la computación cuántica, se aplican fundamentos físicos de interferencia cuántica, superposición e incluso entrelazamiento para poder aplicar a los cálculos.

Gracias a esto, cada átomo trabaja de manera independiente y transmite sin que otro átomo intervenga. En otras palabras, si en un ordenador normal agrupar datos y desglosarlo pueden llevar años, si se aplica la computación cuántica, esto puede tardar solo segundos. Por supuesto, aquí se manejan diferentes algoritmos y se utilizan equipos puntuales que aprovechen este comportamiento.

Todo esto se ejecuta por medio de las llamadas “computadoras cuánticas” o “ordenadores cuánticos” no son para nada parecidos a los ordenadores que hemos conocido hasta ahora, y están muy lejos de ser similares. Estas computadoras son mucho mayores y ocupan mucho espacio, además, requieren de espacios especiales adecuados a estos sistemas.

Qubit ¿Qué es el bit de la informática cuántica?

El concepto de computación cuántica deja a un lado a los bits para darle entrada a los “qubit”, estos procesan mucha más información y permite resolver tareas en segundos. Estos qubit, no son más que partículas subatómicas, como fotones y electrones. Vamos a darte un ejemplo, en la computación tradicional se emplean bits dentro de un sistema binario para poder procesar información. El qubit es lo mismo, pero aplicado en un ordenador cuántico.

Este se rige por dos principios:

• La superposición que estudia el comportamiento de los qubit dentro del campo magnético.
• El entrelazamiento, que tiene ver con la forma en que los qubits interactúan entre sí.

Cuando ambos se entrelazan y superponen, aprovecha para manipular y aprovechar los resultados y potencia el cálculo. Cuando los qubits por naturaleza son duales, esto facilita que el almacenamiento de los números sea mayor, y permite que se conduzca hacia una capacidad moderada que permita ampliar el rango de funcionalidad. En otras palabras, los qubits son el lenguaje de programación del ordenador cuántico y sin ellos es imposible operar.

Computación cuántica vs computación convencional ¿En qué se diferencian?

La computación cuántica se da a través de un procesador “cuántico” muy diferente a cualquier ordenador que hayas visto. Aquí no existe el típico hardware, los discos duros ni los monitores, toda la magia sucede dentro de una unidad de procesamiento, por lo tanto, no es una herramienta de uso diario. Gracias a la computación cuántica, es posible procesar grandes cantidades de datos, millones más de lo que imaginas.

Además, aportan herramientas perfectas para trabajar con información cifrada y esto es un gran avance porque podría servir de simuladores para casos con alto nivel de complejidad. Por otra parte, la computación cuántica no cuenta con códigos para programar y requiere de algoritmos para implementarlos. Del mismo modo, la arquitectura y composición de un ordenador cuántico, a pesar de que su tamaño es superior, no es tan complicado como los ordenadores convencionales.

Y para finalizar, estos ordenadores requieren de condiciones especiales de temperatura, aislamiento y hasta los niveles de presión. Estas condiciones deben estar a la par de las circunstancias y deben estar óptimas para funcionar en intervalos cortos de tiempo y que nada impida el almacenamiento y la recuperación de datos.

Ahora bien, si analizamos un poco la computación convencional, no se puede olvidar que interactúa con muchos lenguajes estandarizados. Además, es posible usarlas a diario, cualidad que con la computación cuántica no sería posible nunca. La diferencia más marcada entre la computación cuántica y convencional es el tiempo de ejecución de las tareas y la capacidad que tiene cada una de ellas.

Usos y aplicaciones de la informática cuántica ¿Qué se puede hacer con ella?

Los usos y aplicaciones de la informática son variados, entre los que se destacan:

Industria 4.0

Muchos cambios se pueden dar con la implementación de la computación cuántica en las industrias, sobre todo en las cadenas de suministro. Imagina poder planificar la distribución, organizar a la perfección las entregas, distribución los productos y hasta almacenar sin márgenes de error.

Del mismo modo, se permite planificar la distribución con base en las rutas, los tiempos de transporte y los costes estimados para poder reducir los gastos en minutos. Además, esta información se podría manejar de manera global desde las diferentes sedes y en varios departamentos.

Transporte

Los servicios de taxis, autobuses y aviones pueden utilizar la computación cuántica para diseñar medios de transporte más eficientes. La organización interna es primordial, pero mantener actualizados datos como las horas de mayor tráfico, la densidad de personas y el flujo de tráfico de las rutas cambia el enfoque de las compañías.

Ciberseguridad

Aplicar la computación cuántica para perfeccionar la encriptación de datos es uno de los mayores desafíos porque se crean nuevos sistemas para poder detectar las intromisiones. De hecho, se están diseñando muchos programas a base de la cuántica donde se utilizan señales o alertas luminosas y/o sonoras para poder determinar si el sistema está en peligro de ser violentado.

Servicios financieros

El apoyo de los bancos e instituciones financieras en la computación cuántica podría cambiar el panorama de manera abrupta y positiva. Esto ayuda a minimizar los riesgos para poder mantener equilibrados los instrumentos financieros. Por otra parte, los cálculos se pueden dar de manera más eficiente, y a través de algoritmos conceptuales se predicen los posibles escenarios. Predecir los portafolios ya no será una opción, sino al contrario se ejecutan acciones e inversiones con base en lo seguro.

Sector salud

La computación cuántica y la investigación farmacéutica pueden fusionarse a la perfección. La mayoría de los fármacos requiere de centenares de ensayos clínicos e inversiones multimillonarias, si se predicen en gran parte los efectos el coste de los proyectos sería inferior.

Del mismo modo, la biomedicina tomaría otro rumbo porque se estaría más cerca de la cura de muchas enfermedades, sobre todo neurodegenerativas y neurológicas. A través de los software cuánticos se puede acelerar el desarrollo de medicamentos, considerar detalles minuciosos que se pasan por alto por la vista humana. Y por si fuese poco, abre las puertas para personalizar los métodos cuánticos de acuerdo a cada necesidad.

Proyectos de computación cuántica que pueden cambiar el mundo

Centenares de proyectos de computación cuántica están en la actualidad en proceso y otros tanto están comenzando en etapa experimental.

Algunos de los más destacados son:

Comunicación cuántica

El tema de la teletransportación cuántica parece sacado de una película de ciencia ficción, pero en un futuro esto parece ser una realidad. Las probabilidades son altamente consideradas porque se utilizan propiedades de la mecánica cuántica y la computación cuántica para diseñar y crear sistemas alternativos de telecomunicaciones.

Muchos científicos, en la actualidad, ya tienen muy avanzado los proyectos e investigaciones acerca de este tema. De hecho, se está estudiando a profundidad para poder alcanzar los resultados antes, durante y después de las transmisiones.

El procesador Eagle

Producido por IBM, Falcón y Hummingbird, se considera el inicio del futuro de la compañía IBM Quantum. Es una especie de ordenador con una estructura híbrida que se basa en la mecánica cuántica clásica y genera ondas microondas que miden y procesan mucha más información. Se espera que a través de los algoritmos, se busquen fusionar condiciones de la computación convencional y la cuántica para poder mitigar los errores humanos y abrir paso una data más real.

La cura del cáncer

Un enorme esfuerzo se ha venido dando desde hace décadas para encontrar la cura de enfermedades como el cáncer. La computación cuántica intenta formar parte de una red neuronal que, junto a la inteligencia artificial, pueden detectar con mayor precisión el cáncer antes de que este se extienda o se forme. Este hallazgo, en realidad, cambiaría el mundo y la medicina. La oncología con el tiempo, si se suma a la inteligencia artificial, es capaz de reconocer muchos patrones para darle un enfoque directo a la enfermedad.