mar. May 21st, 2019

Como funciona una computadora cuántica

Desde que apareció el primer computador, el mundo dejó de ser el mismo. Problemas de complejas características se podían resolver de manera mucho más rápida y sencilla y esto fue lo que provocó que cada vez la informática fuese evolucionando a un paso monstruoso.

  • 8
    Shares

Desde que apareció el primer computador, el mundo dejó de ser el mismo. Problemas de complejas características se podían resolver de manera mucho más rápida y sencilla y esto fue lo que provocó que cada vez la informática fuese evolucionando a un paso monstruoso.

Pero acorde a que los problemas se resolvían más rápido, surgieron nuevos problemas y mucho más duros que los anteriores. Si bien nuestros computadores son capaces de resolver operaciones matemáticas y muchas tareas en milisegundos o en el peor de los casos, segundos o minutos, hay otras operaciones matemáticas y “cálculos infinitos” que no son capaces de resolver en un tiempo determinado, de hecho se podrían tardar millones de años.

Así nace la idea de la computadora cuántica. Una maquina capaz de realizar cálculos de una complejidad muy elevada y procesar grandes cantidades datos en poco tiempo.

Para entender bien este concepto, es necesario entender lo que usamos habitualmente.

Tu ordenador sólo puede interpretar la información en dos estados: cero o uno (apagado o encendido, respectivamente). A estos se le llaman bits, que no son más que cantidades de voltajes.

Todo lo que se hace en un ordenador es transcrito a este sistema por transistores: “unas pequeñas cajas” que pueden almacenar energía y liberarla cuando sea necesario.

Además hay unos circuitos llamados puertas lógicas –basados en la lógica matemática- que miden el estado de las cajas y guardan energía en nuevas cajas dependiendo de lo que regulan.

Por ejemplo, la puerta OR mide si hay electricidad en dos cajas, y únicamente si hay electricidad en alguna de ellas guarda electricidad en otra cajita.

V = Verdadero (1).

F = Falso (0).

V OR F = V (1)

V OR V = V (1)

F OR F = F (0)

Bueno, esto es una parte mínima de lo que se ejecuta cada vez que nosotros realizamos una acción a través de programas y apps. Y pues sí, este sistema hace que la velocidad a la que un ordenador puede procesar la información sea lineal a la cantidad de bits que posea, dependa del hardware y por defecto tenga un límite.

Bien, entonces ya entendimos más o menos como funciona, ahora viene la otra parte, la computación cuántica.

Los bits de la computación cuántica se llaman qubits. Igual que un bit, un qubit representa una unidad básica de información, pero una unidad de información cuántica que se rige por las normas de la física cuántica y por ello el qubit puede ser 0 o 1, o también puede ser 0 y 1 al mismo tiempo.

Ponemos un ejemplo:

Supongamos que tenemos 4 cadenas de información de 4 bits cada una y en un buscador necesitamos saber cuál es la cadena correcta.

– 0100

– 1010

– 1101

– 0101

En este caso el correcto será 1101, entonces lo que hacen los computadores convencionales es buscar uno por uno hasta encontrar el correcto:

¿1101 == 0100? Falso. Siguiente.

¿1101 == 1010? Falso. Siguiente.

¿1101 == 1101? Verdadero. Finalizar.

Esa es la forma de operar solo que en milisegundos, aun así, esto es lento para grandes cantidades de datos.

La computadora cuántica como dijimos usa qubits y esta misma búsqueda funcionaría de la siguiente manera:

¿1101 == 0100, 1010, 1101, 0101? Verdadero y falso.

¿Cómo? ¿Es verdadero y falso al mismo tiempo?

Pues sí, es verdadero y falso al mismo tiempo y para solucionar esto se utiliza el algoritmo de Grover, desechando las respuestas incorrectas. Es decir, la computadora cuántica verifica todas las respuestas al mismo tiempo y si no son las correctas, entonces las excluye, haciendo la búsqueda mucho más rápida.

Pero ojo, esto no quiere decir que estas máquinas puedan resolver acertijos y encontrar las soluciones de inmediato pero si reduce notoriamente el tiempo en comparación a las computadoras actuales, qué como dijimos, estas pueden tardar millones de años en encontrar una solución, las cuánticas… solo un par de segundos.

Que genial, ¿no?

Aun así es complicado de entender, incluso para los mismos que las están investigando.

Actualmente IBM ofrece un servicio en línea para experimentar con su computadora cuántica llamado: IBM Q Experience, el problema es que debes manejarte en el tema para poder entender su funcionamiento.

Esta es su página: IBM Q Experience.

Google también apostó por este tema y junto a la NASA adquirieron D-Wave Systems, compañía encargada de realizar investigaciones más profundas sobre la computación cuántica.

Sin lugar a duda estas máquinas reescribirán la informática tal como la conocemos hoy en día y lograrán cosas que ni siquiera imaginamos.

  • 8
    Shares