Cómputo cuántico...

Cualquier discusión acerca del Cómputo Cuántico parece un "Salto Cuántico" en el reino de la ciencia ficción. Sin embargo y en realidad estamos en la cúspide de la tecnología informática que desafía la lógica.

Hoy los transistores en las computadoras son tan pequeños como es posible hacerlos, con la tecnología existente. Así, los innovadores informáticos comenzaron a buscar posibles soluciones a nivel atómico y sub-atómico en un campo conocido como Cómputo Cuántico.

Los líderes de la industria (IBM el más avanzado hasta el momento) están compitiendo para desarrollar y lanzar una computadora cuántica viable y hacerla comercialmente disponible. Las computadoras cuánticas proporcionan la potencia de cálculo necesaria para resolver problemas que actualmente son difíciles de superar para los ordenadores clásicos, al menos en un lapso de tiempo que resulte viable y/o práctico.


¿Qué es el Cómputo Cuántico?

Para entender al Cómputo Cuántico debemos comenzar con la Física Cuántica. Ésta ha desafiado la lógica desde que el átomo fue estudiado por primera vez a principios del siglo XX. Sin entrar mucho a detalle, resulta que los átomos no siguen las reglas tradicionales de la física. Las partículas cuánticas (electrones, fotones, etc.) pueden avanzar o retroceder en el tiempo, existir en dos lugares a la vez e incluso "teletransportarse". Son estos extraños comportamientos los que las computadoras cuánticas pretenden utilizar a su favor.

Las computadoras clásicas manipulan unos y los ceros ("bits" o dígitos binarios) para la resolución de operaciones, pero los ordenadores cuánticos usan bits cuánticos o "qubits". Al igual que las computadoras clásicas, las computadoras cuánticas usan unos y ceros, pero los qubits tienen un tercer estado llamado "superposición" que les permite representar uno o un cero al mismo tiempo. En lugar de analizar secuencialmente uno o un cero, la superposición permite que dos qubits en superposición representen cuatro escenarios al mismo tiempo. Por lo tanto, el tiempo que tarda en comprimir un conjunto de datos se reduce significativamente.

Sólo como ejemplo práctico, cada día creamos volúmenes inmensos de datos. Con el fin de procesar adecuadamente todo para extraer significado de ellos, requerimos mucho más poder de cómputo. Ahí es donde las computadores cuánticos intervienen para salvar el día.

Todo el mundo debe conocer estas 15 cosas acerca de la computación cuántica

1.- Las computadoras cuánticas pueden resolver problemas que son imposibles o tomarían una computadora tradicional una cantidad impráctica de tiempo (mil millones años) resolver.

2.- ¿Cifrado virtualmente irrompible? Las computadoras cuánticas cambiarán el panorama de la seguridad de los datos. A pesar de que las Computadoras Cuánticas serían capaces de romper muchas de las técnicas de cifrado actuales, las predicciones dicen que más bien eso permitiría crear reemplazos de esas técnicas, a prueba de intrusiones.

3.- Las Computadoras clásicas son mejores en algunas tareas que las Computadoras Cuánticas (correo electrónico, hojas de cálculo y editoriales). 

4.- La intención de las Computadoras Cuánticas es ser una herramienta diferente para resolver diferentes problemas, no para reemplazar a las Computadoras Clásicas.
Las Computadoras Cuánticas son ideales para resolver problemas de optimización de rutas y la programación vuelos en un aeropuerto, para determinar cuales son las mejores rutas de carga (caso FedEx).

5.- Google anunció que tiene en su laboratorio, una Computadora Cuántica que es 100 millones de veces más rápida que cualquier computadora clásica.

6.- Cada día, producimos 2,5 exabytes de datos. Ese número equivale al contenido de 5 millones de computadoras portátiles. Las  Computadoras Cuánticas harán posible procesar la cantidad de datos que estamos generando en la era del Big Data.

7.- Para mantener las Computadoras Cuánticas estables, necesitan ser enfriadas. Es por ello que el interior de la Computadora Cuántica de D-Wave Systems es preservada a -273.33 grados Centígrados (-460 grados Farenhith).

8.- Según la profesora Catherine McGeoch de la Universidad de Amherst, una Computadora Cuántica es "miles de veces" más rápida que una computadora convencional.

9.- Superposición es el término usado para describir el estado cuántico, donde las partículas pueden existir en múltiples estados al mismo tiempo y que permite a las Computadoras Cuánticas tomar en cuenta muchas variables diferentes, al mismo tiempo.

10.- En lugar de utilizar más electricidad, las Computadoras Cuánticas reducirán el consumo de energía de 100 a 1000 veces, porque éstas utilizan túneles cuánticos.

11.- Las Computadoras Cuánticas son muy frágiles. Cualquier tipo de vibración afecta a los átomos y provoca falta de coherencia.

12.- Existen varios algoritmos ya desarrollados para Computadoras Cuánticas, incluyendo "Grover" para buscar una base de datos no estructurada y "Shor" para factorizar grandes números.

13.- Una vez que una Computadora Cuántica estable se desarrolla, es de esperarse que el aprendizaje de la máquina se acelere exponencialmente, reduciendo el tiempo para resolver un problema de cientos de miles de años a segundos.

14.- ¿Recuerdan cuando la computadora de IBM Deep Blue derrotó al campeón de ajedrez, Garry Kasparov en 1997? Fue capaz de obtener una ventaja competitiva porque examinó 200 millones de movimientos posibles cada segundo. ¡Una máquina cuántica sería capaz de calcular 1 trillón de movimientos por segundo!

15.- Este año, Google declaró públicamente que produciría una computadora cuántica viable en los próximos 5 años y añadió que alcanzarían la "supremacía cuántica" con una computadora cuántica de 50 qubit. Las super computadoras superiores todavía pueden manejar todo lo que una computadora cuántica de cinco a 20 qubit, pero será superada por una máquina con 50 qubits. Poco después de ese anuncio, IBM dijo que ofrecería máquinas cuánticas comerciales a las empresas dentro de un año.

A pesar de que una verdadera computadora cuántica todavía no es una realidad, está claro que la carrera está encendida.