Para hablar de Procesamiento a nivel Cuántico, primero hay que entender el concepto teórico del que nace: La Mecánica Cuántica la cual nos ofrece nuevas formas de procesamiento y transmisión de información y datos.
La mecánica cuántica es la rama de la física que estudia la naturaleza a escalas espaciales muy pequeñas. Los sistemas atómicos y subatómicos, sus interacciones con la radiación electromagnética, en términos de cantidades observables, esta se basa en la observación de que todas las formas de energía se liberan en unidades discretas o paquetes llamados cuantos. Sorprendentemente, la teoría cuántica solo permite normalmente cálculos probabilísticos o estadísticos de las características observadas de las partículas elementales, entendidos en términos de funciones de onda.
Ilustración: Esquema de función de onda monoelectrónica en 3D
El Procesamiento cuántico es un paradigma de computación distinto al de la informática o computación clásica. Se basa en el uso de cúbits, una especial combinación de unos y ceros. Los bits de la computación clásica pueden estar en 1 o en 0, pero solo un estado a la vez; en tanto el cúbits puede tener los dos estados simultáneos también. Esto da lugar a nuevas puertas lógicas que hacen posibles nuevos algoritmos.
Una misma tarea puede tener diferente complejidad en computación clásica y en computación cuántica, lo que ha dado lugar a una gran expectación, ya que algunos problemas intratables pasan a ser tratables.
Ilustración: Representación del Bit Clásico versus Qubit
El enfoque de la computadora cuántica es resolver problemas de una manera fundamentalmente nueva. Investigadores esperan que, con este nuevo enfoque de la computación, puedan comenzar a explorar algunos problemas que nunca podremos resolver de otra manera. La razón por la que están construyendo este tipo de computadoras es porque se piensa que algún día van a hacer muchas cosas realmente importantes, como ayudar a comprender mejor la naturaleza, tal vez ayudarlos a crear una nueva medicina para ayudar a las personas.
La doctora Talia Gershon (Directora de Estrategia de Investigación e Iniciativas de Crecimiento en IBM) describe la computación cuántica, de manera muy general, como una combinación entre tres factores: la superposición de giros, el entrelazamiento de dos objetos y la interferencia, la cual ayuda a controlar los estados cuánticos y amplificar los tipos de señales que están hacia la respuesta correcta, y luego cancelar los tipos de señales que conducen a la respuesta incorrecta.
La superposición y el entrelazamiento, fenómenos cuánticos sin análogo clásico, ofrecen métodos de almacenar, procesar y transmitir la información mucho más eficientes que cualquier protocolo clásico del Bit.
Tales métodos tienen sus problemas y deben evitar que la información cuántica se filtre al entorno, un proceso conocido como decoherencia; ruido que degrada las propiedades cuánticas de todo sistema. Varias técnicas desarrolladas en los últimos años han conseguido prometedores avances en esta dirección.
IBM presentó su primer ordenador cuántico comercial: el IBM Q System One. Han combinado la computación cuántica con la tradicional, en un sistema de 20 qubits para investigación y grandes cálculos.
IBM Q System One es una plataforma que incluye:
Hardware Avanzado.
Sistemas Integrados.
Servicios en la Nube
En el desarrollo de estas investigaciones también se han involucrado empresas como Google, Rigetti, IonQ y Microsoft. Instituciones como la Nasa y el Max Planck-Harvard Research Center for Quantum Optics también tienen avances en el área.
· Sistemas de seguridad informática y defensa nacional.
· Encriptación, cifrado y “rompimiento” de claves.
· Sensores cuánticos.
· Implementación de algoritmos cuánticos aplicados al aprendizaje automático (machine learning).
· Bots y asistentes virtuales.
· Optimizar procesos en el área de la salud, por ejemplo, encontrar métodos óptimos de tratamiento.
E investigaciones en aplicaciones futuras se están centrando en:
· Estudio de estructuras moleculares complejas.
· Implementar sistemas complejos de simulación física y química.
· Desarrollo de nuevos materiales y fármacos.
· Red de telecomunicaciones (satélites y fibra óptica) que utiliza qubits.
· Balanceo eficiente de la asignación de recursos energéticos.
· Crear robots creativos que utilicen inteligencia artificial y computación cuántica.
La promesa de la computación cuántica y sus nuevas tecnologías derivadas ya empieza a mostrar resultados y las posibilidades del ordenador cuántico se pierden de vista, cambiando por completo nuestra forma de almacenar, transmitir y procesar la información, todo un mundo que ya está aquí, con grandes retos que salvar, aunque eso será otra historia.
Let It work for you!
