Quantum Computing de estar por casa

El mundo tiene otras leyes a nivel micro

Las nuevas leyes del mundo pueden parecer un tema dirigido a personas que les guste la filosofía, más que a personas científicas. De hecho, para las mentes más determinísticas es difícil entender, pero el mundo no se rige tal y como nos habían contado. La realidad no es tan real como la percibimos, o al menos, a nivel microscópico.

Desde que apareció la física o mecánica cuántica, la ciencia tiene acceso a nuevas leyes de la física que rigen el mundo pequeño y estas son concisas. Nunca habíamos podido predecir con un conocimiento tan exhaustivo como el que tenemos hoy en día sobre nuestro universo.

Qué sucede cuando eres fan de Shakespeare e investigador sobre física cuántica: Solo sé que no se nada versión cuántica

“Puedo decir con cierta seguridad que nadie entiende la mecánica cuántica” con esta gran afirmación recibió Richard Feynman el premio nobel por sus estudios alrededor de la física cuántica.

Al aparecer, con esta física moderna empiezan a surgir ciertos conceptos que dan lugar a la impredecibilidad de las cosas, la impredecibilidad del mundo que conocemos, aquello que el determinismo newtoniano no contemplaba. Esto abre un nuevo paradigma y forma de entender la realidad, y por tanto la forma en la que trabajamos.

Más allá de lo teórico: Puertas de supermercado y física cuántica

Al escuchar física y computación cuántica parece que el término está reservado para algunas mentes brillantes, probablemente descendientes del señor Schrödinger. Nada más alejado de la realidad. Esta nueva física ha hecho posible algunos de los inventos que estamos utilizando todos los días: láseres, fibra óptica e incluso los sensores de las puertas automáticas. Cada vez que entramos en un supermercado, y la puerta se abre de manera automática con un sensor de movimiento está basado en el conocimiento extraído de la física cuántica.

La física cuántica maneja varios principios complejos, pero antes empecemos por los conceptos básicos:

• La superposición cuántica, os puede sonar por el ejemplo del gato de Schrödinger, que tan disgustado tiene a las y los animalistas. Este principio nos dice que, en realidad, un elemento fundamental (cualquier unidad microscópica indivisible, que se comporta como un bloque a nivel microscópico, como los átomos o moléculas) puede estar en dos o más estados y sitios a la vez, al igual que ocurre con el gato, que hasta que no abramos la caja no sabremos si está vivio o muerto.

  Este principio lo primero que desmonta es que el bit, la unidad más pequeña de información que compone el lenguaje que entiende el ordenador, ya no tiene por qué ser 0 o 1 (como un interruptor: encendido o apagado), sino que a nivel subatómico un mismo qubit (el bit cuántico) puede actuar como 0 y 1 al mismo tiempo, o encontrarse en un espectro entre los dos.

• Entrelazamiento cuántico, este principio nos habla de la existencia de partículas que están conectadas entre sí. Hasta al mismísimo Einstein le perturbaba la idea de que este concepto cuántico ocurriera: dos partículas forman un único conjunto que tiene las mismas propiedades. Resulta que cuando una de esas partículas es modificada, la otra partícula se entera inmediatamente de la perturbación de su “partícula gemela” a una velocidad más rápida que la de la luz. Sería como en Dragon Ball cuando Goku y Vegeta se fusionan formando un solo ser, pero que además se separan y cada uno de ellos es como lo que le está pasando al otro instantáneamente.

• Dualidad onda-partícula, al principio se pensaba que las ondas eran una cosa y las partículas otra. Gracias a de Broglie, se descubrió que la luz era onda a la vez que partícula. Y que, a veces, se comportaba como una onda y otras, como una partícula. Podríamos imaginar un ejemplo casero, como si pudieramos estar en el salón y la cocina a la vez; nosotros estaremos en uno u otro, pero como estamos en el mundo microscópico y también somos onda, nos comportaremos como si estuviésemos en los dos sitios. Por eso, la física cuántica es probabilística, porque de 100 veces que entres en mi casa, unas veces estaré en el salón, y el resto de veces en la cocina.

La computación cuántica, un nuevo paradigma de informática.

En el siglo XXI hemos logrado no solo comprender estas nuevas leyes, sino que hemos empezado a aprovechar todo este conocimiento.

La Unión Europea ha establecido cuatro grandes pilares de progreso para alcanzar la llamada Segunda Revolución Cuántica. Entre los que se encuentra la computación cuántica, o lo que es lo mismo, ordenadores que funcionen directamente con las leyes de la física cuántica.

Todos los días experimentamos los beneficios de la computación clásica. Sin embargo, se nos plantean algunos retos particulares que los ordenadores actuales son incapaces de resolver. Es necesario una potencia de cálculo mucho mayor que solo es posible si ejecutamos las leyes de la física cuántica. Esto supone desarrollar ordenadores cuánticos universales, que aprovechen los fenómenos mecánicos cuánticos de superposición y entrelazamiento para crear estados que se escalan exponencialmente con el número de Qbits (bits cuánticos).

Entonces, ¿Qué hace un ordenador cuántico? Y ¿qué aspectos va a mejorar?

Las computadoras cuánticas no solo hacen cálculos de una manera más eficiente y rápida. Además, tienen el potencial de acelerar el desarrollo de la inteligencia artificial. Lo que nos ayudará, por ejemplo, a mejorar el software de los vehículos autónomos.

Los ordenadores cuánticos operan usando las mismas propiedades que las moléculas que tratan de simular, por lo que podrán manejar reacciones químicas más complejas que permitirá producir nuevos materiales más eficientes y mejorar productos que ya existe, desde baterías de coches eléctricos hasta paneles solares. Incluso, en las ciencias de la salud, serán capaces de desarrollar medicamentos mejores y más baratos.

En definitiva, los podremos usar en cualquier ámbito que tenga un sistema complejo e incierto que requiera ser simulado. Esto se puede extrapolar a casi cualquier sector, como por ejemplo, a la biología, astrofísica, automoción, química, medicina, investigación de fármacos, pronósticos meteorológicos, estudio de los mercados financieros, y un largo etcétera.

Hasta ahora los ordenadores cuánticos no son muy poderosos y tampoco se ha logrado que sean confiables, ya que tienen una tasa de error muy alta. Sin embargo, desde las empresas y los gobiernos se sigue apostando por ellos, y ya estamos inmersos en la Segunda Revolución Cuántica que se asemejará a la llegada de internet. Hemos de ser conscientes de que si no empezamos a investigar ahora esta tecnología, en el momento de su explosión, no seremos capaces de utilizarla.