El Bit cuántico o qbit es un tipo de estado en que la computadora puede hacer varios cálculos al mismo tiempo, por lo tanto es más rápido que las tradicionales. Por ahora son gigantes, y los prototipos solo pueden hacer cálculos generales. El reto es saber decodificar y codificar información usando las propiedades entrelazadas de los quantum.
El siguiente paso de la computación es el mundo cuántico. Esta tecnología será capaz de resolver problemas con una eficacia mucho más alta que las computadoras clásicas, al punto de permitir descifrar códigos de seguridad por sí sola, dando un giro al concepto actual de privacidad.
A este desarrollo aún le queda un largo camino para establecerse en la vida cotidiana, ya que tiene varios desafíos por resolver debido a su naturaleza y funcionamiento. Por lo que las principales potencias del mundo, Estados Unidos, China, la Unión Europea y Reino Unido están haciendo inversiones millonarias para ser los primeros en encontrar el camino correcto.
A este desarrollo aún le queda un largo camino para establecerse en la vida cotidiana, ya que tiene varios desafíos por resolver debido a su naturaleza y funcionamiento. Por lo que las principales potencias del mundo, Estados Unidos, China, la Unión Europea y Reino Unido están haciendo inversiones millonarias para ser los primeros en encontrar el camino correcto.
Un ejemplo para entenderlo, es que un qubit es como lanzar una moneda al aire, en el aire puede ser cara o cruz, pero la moneda sigue siendo las dos cosas al tiempo. La diferencia, es que en este caso sí puede haber un control de ese resultado y una vez obtenido se puede modificar.
Sin embargo, el problema actual de los desarrolladores está en la confiabilidad y la estabilidad de los qubits, porque es complicado hacer que estos estén fijos durante un largo periodo de tiempo en el que puedan usarse. Esto se debe a que por su naturaleza los bits cuánticos están hechos de partículas subatómicas notoriamente frágiles en estados delicados que se interrumpen fácilmente.
Así que pequeñas cantidades de calor, señales electrónicas, campos magnéticos e incluso rayos cósmicos pueden afectar su estado y, con eso, toda la operación.
Una solución a ese problema es la mayoría de prototipos de computadoras cuánticas están en cámaras criogénicas por encima del cero absoluto, es decir, a -273 °C, mucho más frío que el espacio profundo.
En 2019 Google afirmó haber logrado la "Supremacía cuántica", el momento en el que un ordenador cuántico superará en rapidez a uno convencional. Una afirmación que fue rechazada por la competencia y diferentes expertos en la materia al considerar que el problema realizado era artificial, es decir, sin aplicación práctica en ningún campo. Además, investigadores chinos le quitaron importancia al resultado al conseguir el mismo cálculo en una supercomputadora no cuántica en poco más de cinco minutos.
Dentro de la comunidad científica se le daba más importancia a la llamada ventaja cuántica, momento en el que esta tecnología resuelva problemas de forma más eficiente que los superordenadores clásicos. Ahora IBM celebra otro hito que ha querido rebautizar como "utilidad cuántica", pues afirman que su prueba es más interesante para los físicos.
La prueba se ha enfocado en el modelo de Ising con el que se estudian funciones magnéticas. Para ello, han utilizado un procesador cuántico con 127 qubits para simular el comportamiento de 127 imanes de barra a escala atómica, tamaño lo suficientemente pequeño para que se comporten según las complejas reglas de la física cuántica. Se trata de un problema simple, pero cuya escala es demasiado compleja para ser resuelto por el mayor superordenador del mundo.
Mitigando errores
Un modelo de Ising con 127 imanes de barra es demasiado grande, con demasiadas configuraciones posibles, para la tecnología actual. Los algoritmos clásicos pueden producir respuestas aproximadas con una técnica similar a la compresión en imágenes JPEG, la cual descarta datos menos cruciales para reducir el tamaño del archivo sin distorsionarlo en exceso.
No obstante, a la computación cuántica aún le queda un amplio camino por delante para mitigar los errores que genera el ruido cuántico. El ordenador de IBM tardó menos de una milésima de segundo en completar el cálculo, aunque no fuera confiable por las fluctuaciones que se generan en esa escala atómica.
La prueba se ha enfocado en el modelo de Ising con el que se estudian funciones magnéticas. Para ello, han utilizado un procesador cuántico con 127 qubits para simular el comportamiento de 127 imanes de barra a escala atómica, tamaño lo suficientemente pequeño para que se comporten según las complejas reglas de la física cuántica. Se trata de un problema simple, pero cuya escala es demasiado compleja para ser resuelto por el mayor superordenador del mundo.
Mitigando errores
Un modelo de Ising con 127 imanes de barra es demasiado grande, con demasiadas configuraciones posibles, para la tecnología actual. Los algoritmos clásicos pueden producir respuestas aproximadas con una técnica similar a la compresión en imágenes JPEG, la cual descarta datos menos cruciales para reducir el tamaño del archivo sin distorsionarlo en exceso.
No obstante, a la computación cuántica aún le queda un amplio camino por delante para mitigar los errores que genera el ruido cuántico. El ordenador de IBM tardó menos de una milésima de segundo en completar el cálculo, aunque no fuera confiable por las fluctuaciones que se generan en esa escala atómica.
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Según Vanguardia
La computación cuántica o informática cuántica es un paradigma de computación distinto al de la informática 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 que el cúbit puede tener los dos estados simultáneamente. Esto da lugar a nuevas puertas lógicas que hacen posibles nuevos algoritmos.
Un poco de historia: Fue acuñado por el físico John Preskill en 2012, que acaba de publicar un artículo en Quanta Magazine en el que cuestiona el uso de este término en el informe hecho público. La razón está en que aunque Google ha logrado realizar un cálculo que los ordenadores convencionales hubieran tardado miles de años en resolver, en realidad este experimento no hubiera sido posible haciendo cualquier tipo de cálculo. Algo que según Preskill se debe a la inestabilidad de los actuales ordenadores cuánticos, que pueden producir errores por la propia naturaleza inestable de la informática cuántica.
En 2004, científicos del Instituto de Física aplicada de la Universidad de Bonn publicaron resultados sobre un registro cuántico experimental. Para ello utilizaron átomos neutros que almacenan información cuántica, por lo que son llamados «cúbits» por analogía con los «bits». Su objetivo actual es construir una puerta cuántica, con lo cual se tendrían los elementos básicos que constituyen los procesadores, que son el corazón de los computadores actuales. Cabe destacar que un chip de tecnología VLSI contiene actualmente más de 100 000 puertas, de manera que su uso práctico todavía se presenta en un horizonte lejano.
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IBM afirma haber alcanzado "la era de la utilidad" en la computación cuántica
El método que haría útil la computación cuántica
Los cálculos de los ordenadores cuánticos consiguen resolver granes problemas difíciles de áreas científicas como la química o la ciencia de los materiales. En un experimento de IBM usaron un procesador cuántico con 127 qubits para simular el comportamiento de 127 imanes de barra a escala atómica. El equipo consiguió que el problema, que era demasiado complejo, se calculase en menos de una milésima de segundo. El resultado no era del todo confiable, pero fuer rápido.
El inconveniente es que las fluctuaciones de ruido cuántico se cuelan y dan lugar a errores. IBM agregó intencionadamente ruido adicional en su prueba, para que las respuestas fueran menos fiables. Al aportar más ruido, los investigadores pudieron observar mejor sus características específicas y efectos en cada paso del cálculo.
Los cálculos de los ordenadores cuánticos consiguen resolver granes problemas difíciles de áreas científicas como la química o la ciencia de los materiales. En un experimento de IBM usaron un procesador cuántico con 127 qubits para simular el comportamiento de 127 imanes de barra a escala atómica. El equipo consiguió que el problema, que era demasiado complejo, se calculase en menos de una milésima de segundo. El resultado no era del todo confiable, pero fuer rápido.
El inconveniente es que las fluctuaciones de ruido cuántico se cuelan y dan lugar a errores. IBM agregó intencionadamente ruido adicional en su prueba, para que las respuestas fueran menos fiables. Al aportar más ruido, los investigadores pudieron observar mejor sus características específicas y efectos en cada paso del cálculo.
VIDEO SOBRE LA COMPUTACION CUANTICA
CONCEPTO
La computación cuántica es un campo de estudio que utiliza principios de la mecánica cuántica para desarrollar sistemas de cómputo más potentes y eficientes que los basados en la computación clásica.
En la computación clásica, la información se representa en bits, que pueden tener el valor de 0 o 1. Estos bits son la unidad básica de información y se utilizan para realizar operaciones lógicas y cálculos. En contraste, en la computación cuántica, la información se representa en qubits (bits cuánticos), que pueden tener un valor de 0, 1 o una superposición de ambos estados simultáneamente.
Una de las características más destacadas de la computación cuántica es la propiedad de superposición. Mientras que un bit clásico solo puede estar en un estado (0 o 1) en un momento dado, un qubit puede estar en una superposición de ambos estados al mismo tiempo. Esto significa que se pueden realizar múltiples cálculos en paralelo con un solo qubit.
Además de la superposición, otro concepto fundamental en la computación cuántica es el entrelazamiento o "entanglement". El entrelazamiento permite que dos o más qubits estén correlacionados de tal manera que el estado de uno de ellos dependa del estado de los demás, incluso si están separados por distancias significativas. Esta propiedad es crucial para realizar cálculos y operaciones de manera simultánea y distribuida.
La unidad básica de procesamiento en un computador cuántico es el qubit. Los qubits pueden implementarse utilizando diferentes tecnologías, como átomos, iones, fotones o superconductores. Cada tecnología tiene sus ventajas y desafíos específicos en términos de estabilidad, control y capacidad de escalamiento.
Para aprovechar al máximo el potencial de la computación cuántica, se desarrollan algoritmos cuánticos específicos. Estos algoritmos están diseñados para aprovechar las propiedades únicas de los qubits y resolver problemas que son difíciles o inabordables para los computadores clásicos. Algunos ejemplos de problemas en los que se espera que la computación cuántica tenga un impacto significativo incluyen la criptografía, la simulación de sistemas cuánticos complejos y la optimización de procesos.
En la computación clásica, la información se representa en bits, que pueden tener el valor de 0 o 1. Estos bits son la unidad básica de información y se utilizan para realizar operaciones lógicas y cálculos. En contraste, en la computación cuántica, la información se representa en qubits (bits cuánticos), que pueden tener un valor de 0, 1 o una superposición de ambos estados simultáneamente.
Una de las características más destacadas de la computación cuántica es la propiedad de superposición. Mientras que un bit clásico solo puede estar en un estado (0 o 1) en un momento dado, un qubit puede estar en una superposición de ambos estados al mismo tiempo. Esto significa que se pueden realizar múltiples cálculos en paralelo con un solo qubit.
Además de la superposición, otro concepto fundamental en la computación cuántica es el entrelazamiento o "entanglement". El entrelazamiento permite que dos o más qubits estén correlacionados de tal manera que el estado de uno de ellos dependa del estado de los demás, incluso si están separados por distancias significativas. Esta propiedad es crucial para realizar cálculos y operaciones de manera simultánea y distribuida.
La unidad básica de procesamiento en un computador cuántico es el qubit. Los qubits pueden implementarse utilizando diferentes tecnologías, como átomos, iones, fotones o superconductores. Cada tecnología tiene sus ventajas y desafíos específicos en términos de estabilidad, control y capacidad de escalamiento.
Para aprovechar al máximo el potencial de la computación cuántica, se desarrollan algoritmos cuánticos específicos. Estos algoritmos están diseñados para aprovechar las propiedades únicas de los qubits y resolver problemas que son difíciles o inabordables para los computadores clásicos. Algunos ejemplos de problemas en los que se espera que la computación cuántica tenga un impacto significativo incluyen la criptografía, la simulación de sistemas cuánticos complejos y la optimización de procesos.
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