Las últimas décadas las computadoras se desarrollaron muy rápido. De hecho, en el recuerdo de una generación, pasaron de un tubo voluminoso a ocupar grandes salas a tabletas en miniatura. La memoria y la velocidad aumentaron rápidamente. Pero llegó el momento en que aparecieron las tareas que estaban más allá del poder de las computadoras modernas, incluso las superpotencias.
¿Qué es una computadora cuántica?
La aparición de nuevas tareas que están fuera del control de las computadoras comunes, ha obligado a buscar nuevas oportunidades. Y, como alternativa a las computadoras convencionales, apareció quantum. Una computadora cuántica es una técnica de computadora, la base de la acción, que se basa en los elementos de la mecánica cuántica. Las principales disposiciones de la mecánica cuántica se formularon a principios del siglo pasado. Su apariencia permitió resolver muchos problemas de la física que no encontraron una solución en la física clásica.
Aunque la teoría de los cuantos ya cuenta el segundo siglo, sigue siendo comprensible solo para un círculo estrecho de especialistas. Pero hay resultados reales de la mecánica cuántica, a los que ya estamos acostumbrados: tecnología láser, tomografía. Y a fines del siglo pasado, la teoría de la computación cuántica fue desarrollada por el físico soviético Yu. Manin. Cinco años más tarde, David Deutsch dio a conocer la idea de una máquina cuántica.
¿Hay una computadora cuántica?
Pero la encarnación de las ideas no era tan simple. Periódicamente, hay informes de que se ha creado otra computadora cuántica. El desarrollo de dicha tecnología informática es trabajado por gigantes en el campo de la tecnología de la información:
- D-Wave es una empresa de Canadá, que fue la primera en lanzar la producción de computadoras cuánticas operativas. Sin embargo, los especialistas están debatiendo si estas computadoras son realmente cuánticas y qué ventajas brindan.
- IBM: creó una computadora cuántica y la abrió a usuarios de Internet para experimentos con algoritmos cuánticos. Para 2025, la compañía planea crear un modelo capaz de resolver problemas ya prácticos.
- Google anunció el lanzamiento este año de una computadora capaz de probar la superioridad de las computadoras cuánticas en computadoras convencionales.
- En mayo de 2017, científicos chinos en Shanghai dijeron que se había creado la computadora cuántica más poderosa del mundo, superando los análogos en la frecuencia del procesamiento de la señal en 24 ocasiones.
- En julio de 2017, en la Conferencia de Moscú sobre Quantum Technologies, se anunció que se había creado una computadora cuántica de 51 qubits.
¿Cuál es la diferencia entre una computadora cuántica y una computadora ordinaria?
La diferencia fundamental de una computadora cuántica en el enfoque del proceso de cálculo.
- En un procesador convencional, todos los cálculos se basan en bits que existen en dos estados 1 o 0. Es decir, todo el trabajo se reduce a analizar una gran cantidad de datos para cumplir con las condiciones especificadas. La computadora cuántica se basa en qubits (bits cuánticos). Su característica es la capacidad de estar en el estado 1, 0 y también simultáneamente 1 y 0.
- Las capacidades de una computadora cuántica se incrementan significativamente, ya que no hay necesidad de buscar la respuesta correcta en el conjunto. En este caso, la respuesta se elige entre las variantes ya disponibles con una cierta probabilidad de correspondencia.
¿Para qué es una computadora cuántica?
El principio de una computadora cuántica, basada en la elección de una solución con suficiente probabilidad y la capacidad de encontrar una solución de este tipo muchas veces más rápido que las computadoras modernas, determina el propósito de su uso. En primer lugar, la aparición de este tipo de tecnología informática preocupa a los criptógrafos. Esto se debe a la capacidad de una computadora cuántica para calcular fácilmente las contraseñas. Entonces, la computadora cuántica más poderosa, creada por científicos ruso-estadounidenses, es capaz de obtener claves para los sistemas de encriptación existentes.
También hay tareas más útiles aplicadas para computadoras cuánticas, están conectadas con el comportamiento de partículas elementales, genética, cuidado de la salud, mercados financieros, la protección de redes contra virus, inteligencia artificial y muchas otras que las computadoras ordinarias no pueden resolver.
¿Cómo se arregla una computadora cuántica?
La construcción de una computadora cuántica se basa en el uso de qubits. Como rendimiento físico de los qubits utilizados actualmente:
- anillos de superconductores con puentes, con una corriente multidireccional;
- átomos individuales, bajo la influencia de rayos láser;
- iones;
- fotones;
- Se están desarrollando variantes del uso de nanocristales de semiconductores.
Computadora cuántica: el principio de funcionamiento
Si hay certeza con una computadora clásica en el trabajo, entonces la pregunta de cómo funciona una computadora cuántica es difícil de responder. La descripción de la operación de una computadora cuántica se basa en dos frases incomprensibles:
- el principio de superposición es una cuestión de qubits capaces de estar simultáneamente en las posiciones 1 y 0. Esto permite que varios cálculos se lleven a cabo simultáneamente, en lugar de clasificar opciones, lo que da una gran ganancia en el tiempo;
- El enredo cuántico es un fenómeno observado por A. Einstein, que es la interconexión de dos partículas. En palabras simples, si una de las partículas tiene una helicidad positiva, entonces la segunda instantáneamente toma una helicidad positiva. Esta relación ocurre independientemente de la distancia.
¿Quién inventó la computadora cuántica?
La base de la mecánica cuántica se expuso a principios del siglo pasado como una hipótesis. Su desarrollo está conectado con físicos tan brillantes como Max Planck, A. Einstein, Paul Dirac. En 1980, Antonov propuso la idea de la posibilidad de computación cuántica. Y un año después, Richard Feyneman, en teoría, modeló la primera computadora cuántica.
Ahora la creación de computadoras cuánticas en la etapa de desarrollo e incluso difícil de imaginar lo que una computadora cuántica puede hacer. Pero está absolutamente claro que dominar esta dirección traerá a la gente muchos descubrimientos nuevos en todos los campos de la ciencia, nos permitirá mirar el mundo micro y macro, para aprender más sobre la naturaleza de la mente, la genética.