¿Qué son los ordenadores cuánticos?

no existen los ordenadores cuánticos. . . todavía. Pero siempre y cuando los científicos a desarrollar las ideas detrás de la computación cuántica para crear un producto práctico, las consecuencias serán asombrosas. Los ordenadores cuánticos podrían, en cuestión de minutos, realizar ciertos tipos de cálculos que tardan millones de años en los ordenadores clásicos. Algunos científicos especulan que la computación cuántica puede finalmente hacer posible una verdadera inteligencia artificial. Los científicos tienen un montón de errores para trabajar en primer lugar, sin embargo.

La naturaleza extraña de la mecánica cuántica

Para entender por qué los ordenadores cuánticos podrían ofrecer tanto computacional ventaja sobre los ordenadores clásicos, hay que entender un poco acerca de la extraña naturaleza de la materia a nivel subatómico. Usted puede estar familiarizado con el ejemplo del gato de Shroedinger: si un gato está en una caja y su vida o la muerte depende del estado de una partícula subatómica siguiendo la mecánica cuántica en lugar de la mecánica clásica, a continuación, el gato es a la vez vivo y muerto, hasta abrimos la caja y observar los resultados. Esto es difícil de conceptualizar, y el ejemplo de que el gato no está destinado a ser tomado literalmente. El punto es que, si bien en un nivel macroscópico la materia debe estar en un estado u otro, la materia subatómica puede existir en diferentes estados simultáneamente.

Bits y qubits

En la computación clásica, el bit es la unidad básica de información. Un bit es binario. Está en uno de dos estados: cero o uno; apagado o encendido; más (+) o menos (-). Con la computación cuántica, la unidad básica de información es el qubit, que puede existir simultáneamente como cero y uno. Esto es difícil de entender porque entra en conflicto con nuestro punto de vista macroscópico estándar de la realidad. Pero piensa en tres bits de información. Cada uno de los tres bits tiene dos estados diferentes, por lo que tres bits pueden describir uno de los ocho estados diferentes (2 ^ 3). Existen tres qubits en los ocho estados diferentes al mismo tiempo. Una forma de conceptualizar esto es pensar en los qubits existentes en ocho universos diferentes. Así que cuando realiza operaciones en estas tres qubits, que está realizando operaciones en todos los ocho estados simultáneamente. Una operación en cuatro qubits actuaría en 16 valores simultáneamente. Cada qubit adicional duplica el número de operaciones simultáneas realizadas.

Quantum Paralelismo

los informáticos ya hacen uso de paralelismo, rompiendo un problema hacia abajo y tener distintos equipos trabajan en un pedazo del problema. Un millar de equipos diferentes podrían llevar a cabo un cálculo complejo en una milésima de la cantidad de tiempo que un solo equipo se tardaría en realizar el mismo cálculo por su cuenta. Sin embargo, para problemas muy difíciles, como factorizar un número con varios cientos de dígitos, no hay suficientes ordenadores de todo el planeta para realizar el cálculo en una cantidad razonable de tiempo. Pero un ordenador cuántico podría esencialmente ejecutar el problema de miles de millones de universos diferentes de forma simultánea, un fenómeno conocido como paralelismo cuántico.

Trascendencia

La mayoría de la criptografía moderna se basa en factorizar números grandes, lo que es demasiado complicado para los ordenadores de hoy para llevar a cabo en un período de tiempo razonable. Como resultado de ello, criptógrafos tienen poca preocupación de que los ordenadores pueden romper sus códigos. Los ordenadores cuánticos podrían cambiar eso. Por ejemplo, factorizar un número de 1000 dígitos tomaría 10 millones de billones de billones de años en los mejores equipos que tenemos hoy. Incluso la ejecución de un mil millones de estas computadoras en paralelo podría, en el mejor, reducir el tiempo por un factor de mil millones, por lo que aún estaría esperando 10 millones de millones de años. Pero, en teoría, una computadora cuántica podría hacerlo en 20 minutos. Si los ordenadores cuánticos se convierten en una realidad, la seguridad informática como la conocemos en esencia podría evaporarse. Pero los problemas técnicos graves y complicados aún quedan por resolver. Así que no tenemos que preocuparnos por los piratas informáticos cuántica. Todavía.