LA COMPUTADORA CUÁNTICA
INTRODUCCIÓN
A lo largo de la historia el ser humano ha usado diversos materiales y utilizado múltiples mecanismos en el diseño, construcción y operación de máquinas que agilicen y automaticen la realización de cálculos y el procesamiento de información, desde el ábaco hasta los ordenadores personales de hoy en día.
En los últimos años la densidad de los circuitos electrónicos ha aumentado sin cesar, gracias a la disminución en el tamaño de los componentes.
Pero estamos llegando al momento en que no será posible reducir más los circuitos. Debido a que muy pronto la miniaturización será tal que las leyes de la física clásica ya no sean válidas, entonces se entrará en los dominios del mundo subatómico, y aquí es donde entra la mecánica cuántica.
El cambio en los componentes fundamentales de las computadoras, hace necesario redefinir muchos elementos de la computación actual, la arquitectura, los algoritmos, y los componentes de hardware. Es así como nace la computación cuántica y con ella los algoritmos cuánticos.
COMPUTACIÓN CUÁNTICA
En la computación cuántica, a diferencia de la computación actual donde cada bit puede estar en un estado discreto y alternativo a la vez, la unidad fundamental de almacenamiento es el qubit (bit cuántico), donde cada qubit puede tener múltiples estados simultáneamente en un instante determinado, reduciendo así el tiempo de ejecución de algunos algoritmos de miles de años a segundos.
La computación cuántica está basada en las interacciones del mundo atómico, y tiene elementos como el bit cuántico, las compuertas cuánticas, los estados confusos, la teleportación cuántica, el paralelismo cuántico, y la criptografía cuántica. Una arquitectura cuántica, muy aceptada entre los investigadores y orientada a ser compatible con las actuales arquitecturas, cuenta con memoria y una unidad de procesamiento aritmético/lógico, y con elementos cuánticos.
POTENCIAL DE LA COMPUTACIÓN CUÁNTICA
Supongamos que encontrar los números primos de exactamente 48 dígitos toma 10 años usando los procesadores comúnmente disponibles. Una computadora cuántica usaría sólo una fracción de ese tiempo, digamos unas pocas horas, gracias a que en lugar de pasar afanosa mente por cada uno de los posibles estados que la resolución del problema requiere, el algoritmo cuántico toma un atajo pasando por muchísimos estados al mismo tiempo y volviendo al proceso tradicional únicamente para reportar resultados o para tomar la siguiente entrada.
Este atajo se denomina paralelismo cuántico. En el corazón de la computadora cuántica reina el flamante y elusivo sucesor del bit: el qubit1 o quantum binary digit, que puede presentar uno de los dos estados del bit (1 y 0) pero también es capaz de colocarse en ambos estados al mismo tiempo gracias a la superposición – la ley básica de la mecánica cuántica – proeza imposible para cualquier sistema digital en uso.
Al superponer estados, los qubits pueden procesar la información en simultáneo, en lugar de hacerlo en serie o en paralelo, como las computadoras actuales. Por ejemplo, para procesar 8 bits en paralelo se usarían 8 bits físicos que en un ciclo de computación representan un solo valor de entre 256 posibles, con lo cual el sistema tiene 256 estados. Procesar todos los estados requeriría igual cantidad de ciclos como mínimo. En cambio, en la computadora cuántica 8 qubits podrían asumir todas las combinaciones de estados de 8 bits y procesar todo en un solo ciclo de computación.
Bibliografía y Páginas Web
www.comoves.unam.mx/numeros/articulo/67/computacion-cuantica
www4.ub.edu/structdyn/wp-content/uploads/2009/06/quantum-computing.pdf
www.fceia.unr.edu.ar/~diazcaro/QC/Tutorials/Computacion%20Cuantica.pdf
