¿Qué es la computación cuántica y cómo funciona una computadora cuántica?

¿Qué es la computación cuántica y cómo funciona una computadora cuántica?

Cuando escuché por primera vez el término computación cuántica, me divirtió. ¿Qué es la computación cuántica? ¿Qué puede hacer realmente? Estas fueron algunas de las preguntas que me pasaron por la cabeza. Supongo que usted también está en la oscuridad y está buscando las respuestas relacionadas con la computación cuántica. No se preocupe; eventualmente obtendrá sus respuestas. Las computadoras cuánticas son máquinas de computación muy poderosas construidas sobre los principios de la mecánica cuántica. Y estas computadoras cuánticas son mucho mejores que las computadoras clásicas en términos de procesamiento de información.

¿Qué es la computación cuántica?

La computación cuántica no es algo así como la computación clásica sino la computación basada en el fenómeno de la mecánica cuántica. Pueden resolver problemas que nuestras supercomputadoras clásicas no pueden resolver. Esta computación cuántica podría conducir a avances en la resolución de problemas complejos, materiales y descubrimiento de fármacos e inteligencia artificial.

En la informática clásica, la memoria está formada por bits. Un bit puede existir en dos estados, 1 o 0, representa una sola pieza de información. En computación cuántica, se utilizan bits cuánticos o qubits. Un qubit puede existir en los estados 1, 0 o cualquier superposición de los dos qubits básicos y, por lo tanto, puede almacenar mucha información.

Puedes pensar en un qubit como una esfera imaginaria. Curiosamente, un bit clásico en su mayoría puede estar en dos estados, en uno de los dos polos de la esfera; pero un qubit puede estar en múltiples estados, en cualquier punto de la esfera. El conocimiento que da es que una computadora que usa estos bits (qubits) puede almacenar más información que una computadora clásica.

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¿Cómo funciona una computadora cuántica?

La computación cuántica básicamente aprovecha la propiedad de las partículas subatómicas de existir en cualquier momento en más de un estado, lo cual es muy extraño además de útil. Las partículas más pequeñas se comportan debido a esto, lo que resulta en operaciones rápidas que utilizan menos energía.

Como dije antes, las computadoras cuánticas se basan en qubits, que operan de acuerdo con los dos principios clave de la física cuántica; la superposición y el enredo.

La superposición es el concepto de que un qubit al mismo tiempo puede ser tanto un 1 como un 0. El entrelazamiento es que en una superposición, los qubits pueden correlacionarse entre sí, lo que significa que el estado de uno puede depender del estado del otro. Al utilizar estos dos principios de la física cuántica, permite que las computadoras cuánticas funcionen de alguna manera que puedan resolver problemas difíciles que son difíciles de resolver o intratables para las computadoras actuales.

Un solo qubit puede existir en los estados 1, 0 o cualquier superposición de los dos qubits básicos. Nuevamente, un par de qubits puede estar en cualquier superposición de 4 estados y tres qubits pueden estar en una superposición de 8 estados. Generalmente, una computadora cuántica con n qubits puede representar simultáneamente la superposición de hasta 2 estados diferentes.

Quiero que sepas que las computadoras cuánticas son especiales. Como las matemáticas de la computadora cuántica utilizan números complejos, es por eso que calcula una versión especial de algoritmos de probabilidad en los que solo con una cierta probabilidad conocida, proporcionan la solución correcta.

Qué pueden hacer las computadoras cuánticas

Las computadoras cuánticas están diseñadas para operar sobre diferentes principios en conjunto, lo que las hace capaces de resolver ciertos problemas matemáticos, como encontrar números primos muy grandes. Esto es muy útil en criptografía; que es que estas computadoras podrían descifrar rápidamente muchos de los sistemas que protegen nuestra información en línea. Estos son riesgos terribles y los investigadores ya están tratando de desarrollar tecnología que sea resistente a la piratería cuántica. Ahora, con todo este supuesto, es posible que los sistemas criptográficos basados ​​en cuántica estén mucho más protegidos que los actuales.

La complejidad de las interacciones químicas y moleculares podría desenredarse mediante el sistema cuántico de las computadoras, lo que puede conducir al descubrimiento y la fabricación de nuevos medicamentos y materiales. Posiblemente, podrían posibilitar una logística y cadenas de suministro eficientes. También pueden contribuir en los campos económicos, como ayudarnos a encontrar diferentes formas nuevas de modelar datos financieros y aislar el riesgo global clave. Esto se puede utilizar para una mejor inversión de las personas. La inteligencia artificial, como el aprendizaje automático, puede ser mucho más poderosa para ellos.

Diferencia entre computadoras clásicas y computadoras cuánticas

Las computadoras clásicas operan sobre principios expresados ​​por el álgebra de Boole, principios de puertas lógicas en su nivel más alto. Los datos pueden estar en un estado binario exclusivo en cualquier punto, ya sea 0 o 1. Estos valores se denominan dígitos binarios o bits. Existe un límite en la rapidez con que ocurre el cambio de estado.

Los ordenadores Quantum funcionan con una puerta lógica de dos modos. En una computadora cuántica, las partículas elementales como electrones o fotones pueden usarse con su carga o polarización como una representación de 0 y / o 1 o su superposición. Cada una de las partículas se llama qubit, que en realidad es la base de la computación cuántica. Pueden almacenar más información que la información clásica y analizar mucho mejor.

¿Qué es la supremacía cuántica?

La mayoría de las cosas que discutimos anteriormente son hipotéticas y aún no se implementaron.

El término supremacía cuántica fue introducido por John Preskill. En realidad, es hipotéticamente la ventaja de las computadoras cuánticas sobre las computadoras clásicas en ciertos campos. Es como crear una computadora cuántica que es mejor y puede exceder la capacidad de las computadoras actuales. IBM y Google han dicho que pronto alcanzarían la supremacía cuántica. Desafortunadamente, la supremacía cuántica aún no se ha logrado en la práctica.

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Resumiendo

La computación cuántica es muy especial además de útil. Como no se implementa de manera completa (no se logra la supremacía cuántica), solo podemos conocerlos y asumir sus oportunidades. Ahora bien, ¿qué es la computación cuántica? Espero que sepas la respuesta. Los qubits son muy importantes y pueden almacenar mucha información que las computadoras actuales. Las empresas y sus científicos están esforzándose por construir una computadora cuántica para nosotros que nos abra nuevas puertas y ventanas en el campo del análisis y almacenamiento de datos, también en caso de ahorro de tiempo y energía. Por ahora, lamentablemente, no puedes tener una computadora cuántica.

Eso será todo por ahora. Gracias.

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