Computadora cuántica

INTRODUCCIÓN
Las computadoras se han vuelto parte de nuestra vida cotidiana. Están presentes no sólo en las universidades, oficinas y escuelas, sino en las casas de muchas personas. Las computadoras modernas almacenan nuestros datos, nos comunican con los amigos, sacan fotos y sirven para escuchar música. Sin embargo, no hay que olvidar su propósito original: hacer cálculos. Ha habidorecientemente un enorme avance en la computación numérica. Cada año aparecen procesadores más rápidos y debemos tirar a la basura las computadoras que orgullosamente compramos hace poco tiempo. ¿Qué nos depara el futuro?
El proceso de computación en general consiste en aplicar una secuencia de operaciones a ciertos bits. La regla que dice qué bits intervienen y en qué orden se llama algoritmo. Cadacálculo particular tiene un algoritmo, definido por el programador usando un lenguaje computacional. Las computadoras que funcionan aplicando algoritmos a información codificada en bits se llaman computadoras clásicas. Las computadoras clásicas (todas las que existen hoy, por rápidas o complejas que sean) son equivalentes a una máquina de Turing, modelo teórico de computadora descrito por Alan Turing en1936 y perfeccionado por John von Neumann en 1940.

La máquina de Turing, y por lo tanto todas las computadoras de hoy, funcionan de acuerdo con las leyes de la llamada física clásica. Ésta prescribe que los bits tengan uno de dos valores bien definidos, es decir, que los transistores operen como puertas que se abren o se cierran, dejando pasar o interrumpiendo la corriente, sin ambigüedades.Pero la mecánica cuántica, teoría que describe el comportamiento de la materia en la escala de los átomos y las partículas subatómicas como el electrón, ha demostrado que nuestro mundo es más complicado.
Richard Feynman, uno de los físicos teóricos más brillantes del siglo pasado, reflexionó en 1982 acerca de las limitaciones de las computadoras clásicas. Le interesaba, en particular, elproblema de hacer simulaciones del mundo real, que es cuántico a fin de cuentas, por medio de computadoras clásicas. ¿Se puede? Simular un fenómeno por medio de una computadora exige que le proporcionemos a ésta las ecuaciones matemáticas que describen el fenómeno. La descripción matemática de los fenómenos cuánticos es la ecuación de Schrödinger. Se trata de una ecuación diferencial que una computadoraclásica puede manipular. En otras palabras, nada impide resolver ecuaciones de movimiento cuántico con una computadora clásica. Pero la dificultad, como indicó Feynman, es que sólo podríamos resolver problemas muy simples y de poco interés, en los que intervienen sólo unas cuantas partículas (en un sistema cuántico de interés hay miles de millones de partículas). Si el número de partículasaumenta, la capacidad de la máquina debe aumentar exponencialmente. Para simular procesos cuánticos no triviales la computadora clásica tendría que ser gigantesca, porque su capacidad aumenta en forma lineal. Además de plantear esta crítica de la física computacional clásica, Richard Feynman Propuso la utilización de sistemas cuánticos sencillos, llamados qubits (de quantum bits), como elementosestructurales básicos de una nueva computadora. Así nace el sueño de una computadora cuántica. (1)

¿QUÉ ES UNA COMPUTADORA CUÁNTICA?
 Una computadora cuántica es un dispositivo informático que hace uso directo del fenómeno de la mecánica cuántica, como la superposición y el entrelazamiento cuántico, para realizar operaciones sobre datos.

Las computadoras cuánticas son diferentes de las computadorastradicionales basadas en transistores. El principio básico detrás de la computación cuántica es que las propiedades cuánticas pueden ser usadas para representar datos y realizar operaciones sobre los mismos.

La computación cuántica se basa en el uso de qubits en lugar de bits, y da lugar a nuevas puertas lógicas que hacen posibles nuevos algoritmos. Una misma tarea puede tener diferente...