Computación Cuántica y sus Desafíos

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Objetivos:

Terminada la lección podrás:

Explicar los conceptos fundamentales de la computación cuántica.

Elba M Sepulveda

Introducción

La computación cuántica es un paradigma de computación que utiliza los principios de la mecánica cuántica para procesar información. A diferencia de la computación clásica, que utiliza¹ bits (0 o 1) para representar información, la computación cuántica utiliza cúbits, que pueden existir en múltiples estados simultáneamente.

Aquí te presento una explicación más detallada:

Principios fundamentales:

Superposición: Un cúbito puede existir en una combinación de estados 0 y 1 al mismo tiempo, lo que se conoce como superposición. Esto permite a las computadoras cuánticas explorar múltiples posibilidades simultáneamente.
Entrelazamiento: Dos o más cúbits pueden entrelazarse, lo que significa que sus estados están correlacionados de tal manera que el estado de un cúbito depende del estado del otro, incluso si están separados por grandes distancias.
Interferencia: Los cúbits pueden interferir entre sí, lo que permite amplificar las soluciones correctas y cancelar las incorrectas.

¿Cómo funciona?

Las computadoras cuánticas utilizan estos principios para realizar cálculos de una manera fundamentalmente diferente a las computadoras clásicas.
En lugar de realizar cálculos secuenciales, las computadoras cuánticas pueden explorar múltiples soluciones simultáneamente, lo que les permite resolver ciertos problemas mucho más rápido que las computadoras clásicas.

Computación cuántica, imagen generada por Copilot.

Aplicaciones potenciales:

La computación cuántica tiene el potencial de revolucionar muchas áreas, incluyendo:

Criptografía: La computación cuántica podría permitir descifrar códigos que actualmente son considerados seguros.
Simulación de materiales: La computación cuántica podría permitir simular el comportamiento de materiales complejos, lo que podría conducir al descubrimiento de nuevos materiales con propiedades sorprendentes.
Desarrollo de medicamentos: La computación cuántica podría permitir simular el comportamiento de moléculas, lo que podría acelerar el desarrollo de nuevos medicamentos.
Inteligencia artificial: La computación cuántica podría permitir desarrollar algoritmos de aprendizaje automático más potentes.

Desafíos:

La computación cuántica aún se encuentra en sus primeras etapas de desarrollo. Existen muchos desafíos técnicos que deben superarse antes de que las computadoras cuánticas puedan alcanzar su máximo potencial. Algunos de estos desafíos incluyen:

Corrección de errores: Los cúbits son muy sensibles a las perturbaciones, lo que puede provocar errores en los cálculos.
Escalabilidad: Construir computadoras cuánticas con un gran número de cúbits es un desafío técnico importante.

A pesar de estos desafíos, la computación cuántica es un campo de investigación muy prometedor que tiene el potencial de transformar el mundo.