Computadoras cuánticas: de la ciencia ficción a la realidad

Imagina una computadora capaz de resolver en segundos problemas que, hoy en día, tomarían miles de años. Aunque parezca ciencia ficción, esta tecnología será posible gracias a los microprocesadores cuánticos.

La computación cuántica promete transformar la tecnología al aplicar los principios extraordinarios de la física cuántica, dejando atrás el funcionamiento clásico basado en ceros y unos. Esta innovación impactará áreas como la salud, la inteligencia artificial y la ciberseguridad.

Para entender mejor esta tecnología, el profesor Raime Bustos, director del programa Ingeniería en Ciencia de Datos y Transformación Digital (ICT) del campus Chihuahua, explicó a CONECTA los fundamentos de las llamadas mega computadoras.

¿Cómo funcionan las computadoras cuánticas?

Las computadoras tradicionales son binarias: trabajan con bits que representan ceros y unos. Esto es posible gracias a los semiconductores, materiales que conducen o bloquean corriente eléctrica.

En cambio, las computadoras cuánticas usan qubits, que pueden estar en ambos estados al mismo tiempo: 0 y 1. Esta propiedad se conoce como superposición.

Otra propiedad esencial es el entrelazamiento cuántico, que ocurre cuando dos qubits están tan conectados que lo que le sucede a uno afecta instantáneamente al otro, sin importar la distancia.

“Imagina lanzar un dado y que otro, en otro lugar, muestre el mismo número al mismo tiempo. Están perfectamente sincronizados y colaboran para llegar más rápido a la solución”, ejemplificó Bustos.

De una sala gigante a un chip minúsculo

A diferencia de las computadoras convencionales, las cuánticas requieren superconductores que operan en condiciones extremas, como el cero absoluto (-273 °C). A esta temperatura, materiales como el aluminio cambian su comportamiento, permitiendo crear los qubits.

Este proceso requiere habitaciones especializadas y condiciones muy precisas, por lo que la computación cuántica aún es experimental.

Una nueva forma de resolver problemas

La computación cuántica puede explorar múltiples soluciones a la vez. Por ejemplo, para descifrar una contraseña de cuatro dígitos (con 10 mil combinaciones), una computadora tradicional probaría una por una. Una cuántica podría analizarlas simultáneamente.

Este enfoque cambia por completo la lógica del procesamiento de datos.

“Esta capacidad no viene de tener más velocidad en el sentido tradicional, sino de un comportamiento distinto de la materia”, subrayó el académico.

¿Qué empresas están desarrollando esta tecnología?

Actualmente, empresas como Google, Microsoft y Amazon lideran la carrera cuántica con distintas propuestas tecnológicas:

Google y Willow: 105 qubits y corrección de errores

Google desarrolló el chip Willow, con 105 qubits físicos. Su principal reto es la corrección de errores cuánticos, como el bit flip (cuando un 0 se interpreta como 1) o el phase flip (cambio de fase del qubit).

Para ello, utilizan qubits lógicos, algoritmos que corrigen errores en tiempo real.

Microsoft y Majorana: una apuesta por la estabilidad

Microsoft trabaja con qubits llamados fermiones de Majorana, partículas que actúan como su propia antipartícula y permiten autocorrección de errores.

Este tipo de qubits, menos sensibles al entorno, podrían ofrecer mayor estabilidad en el futuro. Actualmente trabajan con 8 qubits, pero su arquitectura busca escalar.

Amazon y Ocelot: el experimento del Gato de Schrödinger

Amazon desarrolla el chip Ocelot, basado en qubits gato, inspirados en el famoso experimento del Gato de Schrödinger.

Estos qubits permiten corregir errores de bit flip, aunque aún enfrentan desafíos con el phase flip. Su enfoque sigue siendo experimental.

¿Quién lidera esta carrera?

Cada compañía desarrolla su tecnología con un enfoque distinto y aplicaciones particulares. Como la computación cuántica sigue en fase de prueba y desarrollo, su aplicación masiva aún tomará tiempo.

Sin embargo, lo que sí es claro es que esta tecnología cambiará profundamente la forma en que entendemos y usamos la computación.

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