Computacion cuantica

Computación Cuántica

Resumen
En este trabajo trataremos de abordar el concepto de computación cuántica. Para ello veremos los casos que la física tradicional no puede solucionar o que es muy complicado para está. En cambio con la física cuántica estos problemas se solucionan de manera sencilla. En otro apartado veremos cronológicamente como se ha desarrollado la computación cuántica desdesus inicios hasta este año.

Problemas de la computación digital tradicional
La computación digital es la técnica en la cual está basada toda tecnología digital actual. Está presente en muchos aspectos de nuestra vida y no cabe duda de que es cada día más importante para ella. Desde la aparición de los primeros circuitos digitales los aparatos que los utilizaban han sufrido transformacionessiendo cada vez más pequeños y más eficientes dado que el nivel de integración de los chips digitales es cada vez mayor. Sin embargo, la cantidad en la cual estos chips pueden evolucionar para ser más eficientes no es infinita. Existe un límite en el cual los chips no pueden fabricarse más pequeños, y es llegado a los nanómetros. Los electrones, partícula en la cual está basada la electrónica, dejan decomportarse de manera controlable siempre y en ocasiones atraviesan los circuitos por los cuales deberían circular, haciendo los resultados de dichos circuitos aleatorios y por lo tanto inservibles. El por qué de este fenómeno está en la dualidad onda-corpúsculo de los electrones, lo que les permite al contrario que otras partículas atravesar las paredes de los circuitos si son muy finas. De esamanera los electrones puedes desplazarse a canales por los que no deberían circular y crear respuestas inesperadas corrompiendo así toda la información posterior. Si los chips tradicionales tienen un tamaño mínimo al que se pueda trabajar, es claro que la computación tradicional está condenada a ser sustituida, ya que la gente pide maquinas cada día más potentes y más pequeñas, dos característicasque son imposibles de cumplir al mismo tiempo de manera indefinida.

La computación cuántica como solución
Una de las posibilidades estudiadas y que están siendo desarrolladas para adelantarse a la desaparición de la computación tradicional en las máquinas más potentes fue enunciada en 1981 por Paul Benioff. Se trata de la computación cuántica. Teóricamente es un sistema de computación basadaen el cuanto en lugar de en diferentes voltajes, lo cual nos proporciona un estado digital más dada las leyes de la mecánica cuántica: 1, 0, y que sea 0 y 1 simultáneamente o en superposición coherente. Ésto, permite que se puedan efectuar varias operaciones de manera paralela dependiendo de la cantidad de qubits (bits de la computación cuántica) con los que trabajemos. El número de qubits indicaen número de bits que pueden estar en superposición y por lo tanto el número de operaciones paralelas que podemos efectuar. Dado que el número de bits en paralelo será igual al número de qubits, la cantidad de operaciones será exponencial con respecto a la cantidad de qubits, aumentando de manera drástica la potencia de las máquinas digitales. El potencial de los computadores cuánticos es tal queun computador de 30 qubits efectuaría una cantidad de operaciones igual a un procesador de 10 teraflops, es decir, un total de 10000000000000 de operaciones en coma flotante por segundo. Sin embargo, la computación cuántica no está exenta de problemas, ya que se encuentra con los mismos muros teóricos que la computación tradicional, y es la aleatoriedad del comportamiento de las partículascuánticas. Entre estas aleatoriedades encontramos el problema de la decoherencia cuántica, un fenómeno según el cual, las partículas cuánticas pasan a formas partículas más grandes que dejan de comportarse como ondas y se comportan según las leyes de la física clásica. Para que las operaciones basadas en la física cuántica sean coherentes, cada qubit debería estar aislado del resto de ellos, y los...