Computación Cuántica.
Esta disciplina tiene fama de ser complicada, y por lo tanto, difícil de entender. Y sí, cuando vamos profundizando nos damos cuenta de que esta complejidad es más que cierta.
La razón es que sus fundamentos se apoyan en principios de la Física Cuántica que no son nada intuitivos, dado que no podemos ver sus efectos en el mundo macroscópico en el que vivimos.
Antes hablábamos del primer concepto fundamental para entender esta ciencia, el Qúbit. El Qúbit es la unidad mínima de información en Computación Cuántica, este tiene una combinación de los estados cero y uno hasta el instante en el que se mide su valor y este colapsa hacia una opción o otra, a diferencia de los bits no tienen un único valor en un momento dado; lo que tienen es una combinación de los estados cero y uno simultáneamente, sea ambos igual, o más de un estado que del otro o cualquier combinación que sea posible.
Estas ideas no resultan intuitivas, pero tienen su origen en unos de los principios fundamentales de la Mecánica Cuántica, conocido cómo principio de Superposición de estados y es esencial porque en gran medida explica el enorme potencial que tienen los procesadores cuánticos. En un ordenador clásico la cantidad de información que podemos codificar en un estado concreto utilizando n bits tiene tamaño n, pero en un procesador cuántico de n qubits un estado concreto de la máquina es una combinación de todas las posibles colecciones de n unos y ceros.
Cada una de esas posibles colecciones tiene una probabilidad que nos indica, de alguna forma, cuánto de esa colección en particular hay en el estado interno de la máquina, que está determinado por la combinación de todas las posibles colecciones en una proporción concreta indicada por la probabilidad de cada una de ellas. Como veis, esta idea es algo compleja, pero podemos intuirla si aceptamos el principio de superposición cuántica y la posibilidad de que el estado de un objeto sea el resultado de la ocurrencia simultánea de varias opciones con distinta probabilidad.
“El enorme potencial que tienen los Ordenadores Cuánticos se explica en gran medida gracias a este principio de Superposición de Estados.”
Pero no todo es color de rosas, hablemos de Decoherencia Cuántica.
Este fenómeno se produce cuando desaparecen las condiciones necesarias para que un sistema que se encuentra en un estado cuántico entrelazado se mantenga. Una forma quizá un poco más sencilla de describirlo consiste en verlo como un sistema que deja de comportarse como dictan las reglas de la mecánica cuántica cuando se dan unas condiciones determinadas, pasando a comportarse a partir de ese instante como dictan las reglas de la física clásica.
La Decoherencia Cuántica provoca que la Superposición de Estados se rompa con facilidad.
Cuando aparece la Decoherencia Cuántica desaparecen los efectos cuánticos. Y, por tanto, también las ventajas que acarrean en el contexto de la computación cuántica. Este fenómeno es muy importante porque nos ayuda a entender por qué muchos sistemas físicos macroscópicos no exhiben efectos cuánticos. O, lo que es lo mismo, por qué en nuestro entorno cotidiano no podemos observar los contraintuitivos efectos de la Mecánica Cuántica.
Si tenemos presente lo que acabamos de ver podemos intuir que si se ven afectadas la superposición y el entrelazamiento como consecuencia de la Decoherencia del sistema cuántico involucrado en el funcionamiento de un ordenador cuántico, se producirán errores y los algoritmos no nos devolverán los resultados correctos. Los estados cuánticos se mantienen durante un periodo de tiempo limitado, y este tiempo es, precisamente, el que tenemos para llevar a cabo operaciones lógicas cuánticas con los Qubits de nuestro ordenador. Además, a medida que añadimos Qubits más difícil es mantener bajo control los errores preservando el estado cuántico del sistema.
Para evitar que la energía térmica introduzca perturbaciones que provoquen un cambio de estado espontáneo en los Qubits es necesario mantener los Ordenadores Cuánticos a una temperatura cercana al cero absoluto.
Todo lo que hemos visto hasta ahora es importante porque nos ayuda a entender los retos a los que se están enfrentando los grupos de investigación que trabajan en el área de la Computación Cuántica. Y también cómo esta disciplina ha alcanzado su estado actual y por qué todavía no hay Ordenadores Cuánticos por todas partes. De todos los desafíos que aún tenemos por delante probablemente el más complejo, y al que los investigadores están dedicando más recursos, es la corrección de errores. El efecto de Superposición Cuántica solo se mantiene hasta el instante en el que medimos el valor de un Qubit. Cuando llevamos a cabo esta operación la superposición colapsa y el Qubit adopta un único valor, que será 0 o 1.
https://www.xataka.com/investigacion/que-estado-actual-se-encuentra-computacion-cuantica-que-podemos-esperar
