Las computadoras cuánticas fundamentan su tecnología en las propiedades de la física cuántica. Esta disciplina difícil de comprender estudia la materia a escala subatómica. Nació a comienzos del siglo XX cuando los científicos comenzaron a investigar la interacción entre luz y materia.
Así, descubrieron que la lógica que gobierna a las partículas subatómicas es distinta de la que gobierna las partículas del mundo que vemos con nuestros ojos.
En la Física cuántica hay elementos que son partícula y onda al mismo tiempo; de esta manera no recorren un camino u otro para llegar a un determinado punto, sino ambos a la vez.
Es como si un auto, para llegar a Cochabamba, se moviera por la carretera antigua y por la carretera nueva al mismo tiempo. ¡Se han logrado teletransportar partículas de luz de la Tierra a un satélite chino a 500 km de distancia!
Por eso la tecnología de las computadoras cuánticas es tan revolucionaria: no solo permitirá almacenar información en unidades del tamaño de átomos llamadas qubit, sino también realizar operaciones de manera simultánea y a un ritmo escalofriante.
Cómo funciona
La idea central de la computación cuántica es que cada unidad de información pueda ser almacenada en un átomo. De esta manera es necesario controlar de manera muy precisa un determinado número de átomos, ubicarlos y mantenerlos atrapados, lo que implica el mayor desafío al que se enfrentan los físicos.
Para manejar esos átomos hace falta mucho control sobre cada pedacito de hardware, para que todos se relacionen. Si bien esto no existe todavía, sí existen mecanismos llamados trampas de iones que permiten formar collares o redes de átomos.
Se ha logrado, hasta ahora, reunir 15 qubits, pero para hacer cálculos útiles se necesitan algunas decenas de miles.
Por qué es importante
Las computadoras cuánticas pueden ser exponencialmente más rápidas en la ejecución de programas de inteligencia artificial y ser capaces de lidiar con simulaciones complejas y problemas de planificación. Hasta podrían crear una encriptación irrompible.
Dentro de unos años, las computadoras cuánticas podrán reescribir la encriptación, la ciencia de materiales, las investigaciones farmacéuticas y la inteligencia artificial.
Desde el año pasado, un aluvión de diseños que solo existían en la teoría han empezado a construirse en el mundo real.
Otra novedad es la mayor financiación de las empresas, como Google, IBM, Intel y Microsoft, entre otras. Estas compañías están destinando recursos tanto para la investigación como para el desarrollo de tecnologías para construir una máquina funcional: la microelectrónica, los circuitos complejos y el software de control.
El proyecto de la Universidad Técnica de Delft, liderado por Leo Kouwenhoven, que fue contratado recientemente por Microsoft, intenta superar uno de los históricos obstáculos en el desarrollo de computadoras cuánticas: el hecho de que los qubits, las unidades básicas de información cuántica, son extremadamente susceptibles al ruido y por tanto al error.
Para que los qubits resulten útiles, deben lograr la superposición cuántica (una propiedad algo parecida a encontrarse en dos estados físicos simultáneamente) y también el entrelazamiento cuántico (un fenómeno en el que parejas de qubits se entrelazan de forma que lo que le pasa a afecta instantáneamente al otro, incluso cuando se encuentran físicamente separados).
Estas delicadas condiciones se alteran con facilidad frente a la perturbación más nimia, como vibraciones o campos eléctricos fluctuantes.
El trabajo de Kouwenhoven requiere manipular cuasipartículas únicas que ni siquiera se conocían hasta 2012. Y es solo uno de los varios e impresionantes pasos que se están dando. En el mismo laboratorio, Lieven Vandersypen, financiado por Intel, fabrica circuitos cuánticos en obleas de silicio tradicionales.
El qubit o bit cuántico
En el centro de la computación cuántica se encuentra el bit cuántico, o qubit, una unidad básica de información análoga a los ceros y unos representados por transistores en un ordenador convencional.
Los qubits tienen una potencia mucho mayor que los bits clásicos gracias a dos propiedades únicas: pueden representar tanto un cero como un uno de forma simultánea, y pueden afectar a otros qubits mediante un fenómeno conocido como el entrelazamiento cuántico. Eso permite a
los ordenadores cuánticos tomar atajos hacia las respuestas correctas en algunos cálculos.
Los investigadores han construido computadoras de cinco qubits totalmente programables y sistemas de prueba más frágiles de entre 10 y 20 qubits.
Las mejores computadoras actuales pueden hacer todas las mismas cosas que una cuántica de entre cinco y 20 qubits, pero a partir de los 50 qubits ninguna supercomputadora podría.
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