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¿Qué es un ordenador cuántico?

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Imagen de un qubit

El ordenador cuántico es un paradigma de computación distinto al de la computación clásica. Se basa en el uso de qubits en lugar de bits, y da lugar a nuevas puertas lógicas que hacen posible nuevos algoritmos, es decir, ordenadores que pueden realizar actividades más complejas, de forma más rápida.  La física cuántica permite a partículas, como el átomo, un electrón o un fotón, estar en dos sitios a la vez, lo que quiere decir que pueden representar el 1 y el 0 al mismo tiempo, lo que le permite hacer cálculos más complejos. El qubit es la unidad mínima de información cuántica, y se diferencia del bit clásico en que puede asumir el 1 y el 0, a la vez.
Hoy en día, la técnica que más probable que se realice y que es más viable, es la técnica de informática cuántica adiabática, en la cual se enfrían circuitos en un estado de superconductividad en el cual, los electrones fluyen libremente, llegando de esta manera al estado qubital. El problema al que se enfrentan los científicos, es que la información que se procesa no dura el tiempo suficiente a ser leída y guardada, sino que desaparece espontáneamente, aunque se piensa que dentro de 10 o 15 años, ya existirán los ordenadores cuánticos en nuestros hogares.
La aplicación más importante de la información cuántica se da en el dominio de la criptografía. Mediante la criptografía cuántica, es posible enviar y recibir mensajes cifrados con la total seguridad de una clave indescifrable. Además, es procedimiento usado permitiría detectar sin esfuerzo la presencia de terceros que intentaran adentrarse en el sistema de transición. Ningún procedimiento actual puede garantizar una clave totalmente segura ni permite detectar con certeza la presencia de “espías”. En este caso la informática cuántica tiene la enorme ventaja de que todos nuestros datos estarán seguros al 100%, ya que ningún ordenador podría descifrar datos en un margen de tiempo real.

¿Cómo funciona los ordenadores cuánticos?

Para entender como funciona estos ordenadores, es mejor con un ejemplo. Si el qubit es una superposición del estado 1 y el estado 0, y se realiza un cálculo con otro qubit en la superposición misma, a continuación, un cálculo hecho obtiene cuatro resultados: “1/1″, “0/1″, “1/0″ y “0/0″. Esto permite realizar más cálculos, más algoritmos y hacerlos de forma más rápida. La capacidad de un ordenador cuántico para realizar cálculos de forma simultánea, se llama paralelismo cuántico.
Un qubit representa una superposición de los bits 1, 0 que se realiza en un mundo estrictamente cuántico, ya que en nuestro mundo tal superposición se reduce necesariamente a uno de sus componentes el 1 o el 0, es decir, se necesitan varios universos para poder realizar esos datos, y los cálculos cuánticos solucionan este problema.
En los ordenadores cuánticos, los átomos pueden alojar qubits igual de bien que alojan bits una serie de condensadores. Un átomo en estado fundamental electrónico podría ser la codificación de un 0, y en estado excitado un 1.

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Condiciones que debe cumplir una ordenador cuántico

Son las siguientes condiciones:
1) El sistema ha de poder inicializarse, es decir, llevarlo a un estado de partida conocido y controlado.
2) Ha de ser posible hacer manipulaciones a los qubits de forma controlada, con un conjunto de operaciones que forme un conjunto universal de puertas lógicas.
3) El sistema ha de mantener su coherencia cuántica. Este es el mayor problema que representa los ordenadores cuánticos, los científicos actualmente están estudiando como mantener la información en el ordenador, ya que esta dura menos de un segundo en este.
4) Ha de poder leerse el estado final del sistema, tras el cálculo.

Conclusión

Los ordenadores cuánticos son el futuro de la informática y la posible base de la robótica, ya que estos cálculos pueden resolver problemas más complejos de forma más rápida que los actuales. Estos ordenadores no creo que estén hasta dentro de unos 30 años en nuestros hogares, ya que plantearan inconvenientes y problemas que se tardaran en solucionar, pero esta tecnología será un gran paso hacia el futuro tecnológico.