En nuestros días modernos, las computadoras estándar son, sin duda, avanzadas en comparación con lo que pudimos reunir hace unas décadas. Sin embargo, con lo rápidas y diversas que son las computadoras ahora, es difícil imaginar algo que pueda ser aún mejor. Ingrese a la computación cuántica. Este campo de la ciencia tiene como objetivo utilizar las leyes del universo para lograr objetivos increíbles.
Entonces, ¿qué es exactamente la computación cuántica y cómo afectará a nuestro mundo en el futuro?
¿Qué es la computación cuántica?
Aunque la dinámica de la computación cuántica todavía se está estudiando en la actualidad, surgió originalmente en la década de 1980 por el físico Paul Benioff. En ese momento, Benioff propuso un modelo de computación cuántica de la máquina de Turing. Después de esto, personas posteriores ayudaron a desarrollar la teoría y la aplicación de la computación cuántica, incluidos Isaac Chuang y Neil Gershenfeld.
La definición de computación cuántica difiere ligeramente según el sitio que visite. Su forma más básica es un tipo de computación que se basa en la mecánica cuántica para funcionar. Si bien las computadoras cuánticas alguna vez fueron solo una teoría en papel, ahora están cobrando vida.
Entonces, ¿con qué tipo de computadoras cuánticas estamos tratando hoy?
La computación cuántica todavía está muy en desarrollo. Es un campo increíblemente complejo que ha dado paso a numerosos modelos prototipo, como la computadora cuántica Sycamore de Google. En 2019, Google anunció que Sycamore tomó minutos para resolver un cálculo que le tomaría a una supercomputadora 10,000 años. Pero, ¿qué tienen de diferente las computadoras cuánticas? ¿Cómo pueden llevar a cabo hazañas tan grandes?
Los fundamentos de la computación cuántica
Una computadora típica usa unidades conocidas como bits para funcionar. Un bit puede y solo tendrá uno de dos valores: cero o uno. Estos bits se utilizan para escribir código binario, un elemento básico absoluto en el mundo de la informática.
Por otro lado, algo conocido como bit cuántico (qubit) es la unidad más básica de las computadoras cuánticas. Son estas unidades las que las computadoras cuánticas necesitan para almacenar datos y realizar funciones. Un qubit puede transportar información en un estado cuántico y puede generarse de varias maneras, como a través del giro de un electrón.
Los qubits también pueden tomar cualquier cantidad de formas, como un fotón o un ion atrapado. Estas son partículas infinitesimalmente pequeñas que forman la base de nuestro universo.
Los qubits tienen mucho potencial. Actualmente se utilizan en computadoras cuánticas para resolver algoritmos cuánticos multidimensionales y ejecutar modelos cuánticos. Lo increíble de los qubits es que pueden existir en múltiples estados simultáneamente. Esto significa que pueden ser simultáneamente cero, uno o cualquier valor intermedio.
Debido a esta propiedad, los qubits pueden considerar múltiples posibilidades a la vez, lo que les da a las computadoras cuánticas la capacidad de realizar cálculos antes de que el estado de un objeto sea medible. Esto permite que las computadoras cuánticas resuelvan problemas complejos mucho más rápido que las computadoras normales.
Las ventajas de las computadoras cuánticas
La mayor ventaja de las computadoras cuánticas es la velocidad a la que pueden realizar cálculos. Dicha tecnología puede proporcionar velocidades informáticas que las computadoras tradicionales nunca podrán alcanzar. Las computadoras cuánticas también son mucho más capaces de resolver problemas más complejos que las computadoras típicas y pueden ejecutar simulaciones altamente complejas.
Esta capacidad avanzada que albergan las computadoras cuánticas a veces se denomina "superioridad cuántica, "ya que tienen un potencial mucho más allá de las computadoras, o incluso supercomputadoras avanzadas, podría lograr en los próximos años o décadas. Pero las computadoras cuánticas no son de ninguna manera perfectas. Estas máquinas vienen con algunas desventajas que pueden afectar su éxito futuro.
Las desventajas de las computadoras cuánticas
Debido a que las computadoras cuánticas aún se encuentran en su etapa de prototipo, aún es necesario superar muchos problemas.
En primer lugar, las computadoras cuánticas necesitan entornos extremos para funcionar. De hecho, estas máquinas deben existir en temperaturas de alrededor de 450 grados Fahrenheit. Esto dificulta que la mayoría de las empresas y el público accedan a las computadoras cuánticas. Además de esto, las computadoras cuánticas son muy grandes en comparación con los modelos estándar actuales, similar al tamaño de la primera computadora. Si bien es probable que esto cambie en el futuro, contribuirá a la inaccesibilidad de esta tecnología para la gente normal en las primeras fases de desarrollo.
Las computadoras cuánticas también siguen lidiando con tasas de error que son demasiado altas. Para una integración exitosa en varias industrias, debemos asegurarnos de que estas máquinas brinden una alta tasa de éxito para que se pueda confiar en ellas.
Ahora que comprendemos los conceptos básicos de la computación cuántica y sus ventajas y desventajas, veamos cómo se puede aplicar esta tecnología en varias industrias.
Los usos de la computación cuántica
Debido a que la computación cuántica aún se encuentra en sus primeras etapas de desarrollo, se están lanzando muchas ideas sobre lo que podría hacer algún día. Hay muchos conceptos erróneos sobre las computadoras cuánticas, lo que se debe en gran medida a malentendidos sobre la tecnología. Algunas personas proponen que las computadoras cuánticas se usarán para ingresar a universos paralelos o incluso simular viajes en el tiempo.
Si bien estas posibilidades no se pueden descartar exactamente, debemos centrarnos en las aplicaciones más realistas de la computación cuántica que se pueden lograr en las próximas décadas. Entonces, entremos en las aplicaciones de la computación cuántica.
1. Inteligencia artificial y aprendizaje automático
La inteligencia artificial y el aprendizaje automático son otras dos tecnologías que parecen casi futuristas pero que se vuelven más avanzadas a medida que pasan los años. A medida que se desarrollen estas tecnologías, es posible que tengamos que pasar de las computadoras estándar. Aquí es donde podrían intervenir las computadoras cuánticas, con su enorme potencial para procesar funciones y resolver cálculos rápidamente.
2. La seguridad cibernética
A medida que los ciberdelincuentes se vuelven más sofisticados, aumenta nuestra necesidad de altos niveles de ciberseguridad. Hoy, el cibercrimen es preocupantemente común, con miles de personas en el punto de mira mensualmente.
Usando la computación cuántica, es posible que algún día podamos desarrollar más fácilmente protocolos de ciberseguridad de alto grado que puedan abordar incluso los ataques más sofisticados.
La computación cuántica también tiene el potencial de echar una mano en la criptografía, específicamente en un campo conocido como criptografía cuántica. Esto explora el acto de aprovechar la mecánica cuántica para realizar funciones criptográficas.
3. Desarrollo de fármacos
La capacidad de las computadoras cuánticas para predecir el resultado de situaciones puede hacerlas efectivas en el desarrollo de fármacos. Una computadora cuántica algún día puede ayudar a predecir cómo actúan ciertas moléculas en ciertos escenarios. Por ejemplo, una computadora cuántica podría pronosticar cómo se comportaría una droga dentro del cuerpo de una persona.
Este elevado nivel de investigación podría hacer que el período de prueba y error del desarrollo de fármacos sea mucho más fácil.
Preocupaciones en torno a la computación cuántica
Cuando se desarrolla un nuevo tipo de tecnología, es natural que las personas se sientan un poco aprensivas. Entonces, ¿debería preocuparnos la computación cuántica?
Mucho se ha hablado de la ciberseguridad Riesgos que plantean las computadoras cuánticas. Aunque las computadoras cuánticas pueden ayudar a lograr niveles más altos de seguridad digital, las cosas podrían ir al revés. Si bien esta amenaza es hipotética en este momento, existe la posibilidad de que se convierta en una problema en los próximos años, particularmente cuando las computadoras cuánticas sean accesibles para el público en general. población. Algunas empresas ya están ofreciendo "VPN a prueba de cuántica"Servicios en anticipación.
Debido a que las computadoras cuánticas pueden resolver problemas muy complejos, su potencial para descifrar contraseñas y descifrado de datos aumenta Si bien incluso las supercomputadoras luchan por encontrar grandes claves de descifrado, las computadoras cuánticas algún día tendrán la capacidad de descifrar fácilmente datos confidenciales, lo que sería una muy buena noticia para los actores malintencionados.
La computación cuántica nos empujará hacia el futuro
Las posibilidades que ofrece la computación cuántica son increíbles y algún día serán alcanzables. Aunque la computación cuántica aún se encuentra en sus primeras etapas, los continuos avances en este campo pueden llevarnos a grandes hazañas tecnológicas. ¡Solo el tiempo lo dirá con este!