Hay cosas que las computadoras clásicas no pueden hacer, sin importar cuántos transistores le incorporen y ahí es donde entran en juego las propiedades únicas y francamente extrañas de las computadoras cuánticas. La computadora clásica solo puede estar, como un interruptor de luz, encendida o apagada, pero los qubits cuánticos pueden estar encendidos y apagados al mismo tiempo. Mientras un bits puede 1 o 0, un qubits en 1 y 0 a la vez.
Por: Paulino Betancourt
La computación cuántica es una de esas tecnologías del futuro, como la energía de fusión nuclear o los automóviles autónomos, que parecen salidas de los libros de ciencia ficción. Cuando los investigadores sean capaces de desarrollar máquinas cuánticas estables y fiables, podrán impulsar el ritmo actual de la informática.
El camino hacia una computadora cuántica ha sido largo y complejo, combinando algunos de los problemas más difíciles de la ciencia cuántica con las dificultades de construcción del equipo informático. Lo largo que ha sido el camino hacia la computación cuántica y lo importante que será llegar a destino, fue reconocido el pasado martes cuando se otorgó el Premio Nobel de Física a tres investigadores, cuyos trabajos han sentado “las bases para un nueva era de la tecnología cuántica”, según lo expresó el Comité que otorgó la distinción.
El Premio Nobel de Física reconoció el legado de Alain Aspect, John F. Clauser y el trabajo experimental de Anton Zeilinger, por sus aportes en el “entrelazamiento cuántico”. Siendo este un componente de las tecnologías disponibles en la actualidad, como el GPS o las imágenes médicas de alta resolución, y desempeña un papel protagónico en la industria del procesamiento de información cuántica. Aunque este fenómeno, nada intuitivo, sigue siendo un tema de investigación en física.
¿Cuáles fueron los aportes de los galardonados? John F. Clauser, demostró en 1972 que los pares de fotones (partícula de energía) estaban entrelazados, subrayando que se comportan como una sola unidad, incluso cuando están separados por grandes distancias. Mientras, Alain Aspect promovió ese trabajo una década más tarde y en 1998, Anton Zeilinger exploró el entrelazamiento de tres o más partículas. Juntos, como lo expresó el Comité Nobel, allanaron el camino para el desarrollo de una “nueva tecnología basada en información cuántica”.
La mejor manera de entender una computadora cuántica, aparte de estar varios años haciendo un posgrado en física, es compararla con el tipo de máquina en la que estoy escribiendo este artículo, una computadora clásica. Mi laptop funciona con un chip que consta de 7.600 millones de transistores. Cada uno de esos transistores puede representar el “1” o el “0” de la información binaria, un bit. La gran cantidad de transistores es lo que le da a la máquina su poder de cómputo. Siete mil seiscientos millones de transistores empaquetados en un chip de 75 milímetros cuadrados son mucho, y más si lo comparamos con la primera computadora que tenía apenas 800 transistores.
Pero, hay cosas que las computadoras clásicas no pueden hacer, sin importar cuántos transistores le incorporen y ahí es donde entran en juego las propiedades únicas y francamente extrañas de las computadoras cuánticas.
En lugar de bits, procesan información usando qubits, que pueden representar “0” y “1” simultáneamente. ¿Cómo lo hacen? Los qubits hacen uso del fenómeno mecánico cuántico conocido como “superposición”, como el gato de Schrödinger, que puede estar vivo y muerto a la vez hasta que se abra la caja.
La computadora clásica solo puede estar, como un interruptor de luz, encendida o apagada, pero los qubits cuánticos pueden estar encendidos y apagados al mismo tiempo.
La potencia informática de la computadora clásica aumenta linealmente con la adición de cada transistor, pero la potencia de una computadora cuántica aumenta con la adición de cada nuevo qubit. Eso se debe a otra propiedad de la mecánica cuántica llamada “entrelazamiento”, donde las propiedades de cada qubit pueden verse afectadas por los otros qubits del sistema, permitiéndole probar muchas posibilidades al mismo tiempo.
Por ejemplo, si está trabajando en finanzas y quiere saber qué cartera tiene la mayor ganancia, debe tener en cuenta muchos, muchos casos diferentes y luego encontrar el mejor. Y esto es algo que una computadora cuántica hace, porque esencialmente le permite calcular muchas cosas al mismo tiempo, lo cual es notablemente más poderoso. Todo esto significa que la potencia de una computadora cuántica supera con creces a la informática clásica.
Durante estos últimos años he estado siguiendo el trabajo que están haciendo los investigadores de IBM, junto con sus competidores en compañías como Google y Microsoft, con empresas emergentes en todo el mundo, que luchan por impulsar el próximo gran salto de la informática, abarcando desde la ciberseguridad hasta la inteligencia artificial y el diseño de nuevos materiales. Siempre que, por supuesto, puedan hacer que estas computadoras funcionen.
PAULINO BETANCOURT | @p_betanco
Investigador, profesor de la Universidad Central de Venezuela, miembro de la Academia Nacional de Ingeniería y Hábitat
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