Introducción a la computación cuántica

Las computadoras son cada día más pequeñas y más rápidas porque los componentes electrónicos son cada vez más pequeños. Pero este proceso está a punto de alcanzar su límite físico. 

La electricidad es el flujo de electrones. Dado que el tamaño de los transistores se está reduciendo al tamaño de unos pocos átomos, los transistores no se pueden usar como interruptores porque los electrones pueden transferirse al otro lado del paso bloqueado por el proceso llamado tunelización cuántica. 

La mecánica cuántica es una rama de la física que explora el mundo físico en un nivel más fundamental. En este nivel, las partículas se comportan de manera diferente al mundo clásico tomando más de un estado al mismo tiempo e interactuando con otras partículas que están muy lejos. Se producen fenómenos como la superposición y el entrelazamiento. 

• Superposición: 
  en la computación clásica, los bits tienen dos estados posibles, cero o uno . En computación cuántica, un qubit (abreviatura de «bit cuántico») es una unidad de información cuántica, el análogo cuántico de un bit clásico. Los qubits tienen propiedades especiales que les ayudan a resolver problemas complejos mucho más rápido que los bits clásicos. Una de estas propiedades es la superposición , que establece que en lugar de contener un valor binario («0» o «1») como un bit clásico, un qubit puede contener una combinación de «0» y «1» simultáneamente.. Los qubits tienen dos resultados posibles, cero o uno, pero esos estados son una superposición de cero y uno. En el mundo cuántico, los qubits no tienen que estar en uno de esos estados. Puede ser en cualquier proporción de esos estados. Tan pronto como medimos su valor, tiene que decidir si es cero o uno. Esto se llama superposición. Es la capacidad del sistema cuántico de estar en múltiples estados al mismo tiempo. 

  En la informática clásica, por ejemplo, hay 4 bits. La combinación de 4 bits puede representar 2^4=16 valores en total y un valor en un instante dado. Pero en una combinación de 4 qubits, las 16 combinaciones son posibles a la vez.

• Entrelazamiento: 
  el entrelazamiento es una correlación extremadamente fuerte que existe entre las partículas cuánticas, tan fuerte, de hecho, que dos o más partículas cuánticas pueden vincularse al unísono, incluso si están separadas por grandes distancias. Las partículas permanecen perfectamente correlacionadas incluso si están separadas por grandes distancias. Dos qubits se enredan por la acción del láser. Una vez que se han enredado, se encuentran en un estado indeterminado. Los qubits pueden entonces ser separados por cualquier distancia, permanecerán vinculados. Cuando se manipula uno de los qubits, la manipulación también ocurre instantáneamente en su gemelo entrelazado.

¿Qué pueden hacer las computadoras cuánticas? 
 

1. Las computadoras cuánticas pueden descifrar fácilmente los algoritmos de encriptación que se usan hoy en día en muy poco tiempo, mientras que la mejor supercomputadora disponible en la actualidad lleva miles de millones de años. A pesar de que las computadoras cuánticas podrían descifrar muchas de las técnicas de encriptación actuales, las predicciones son que crearían reemplazos a prueba de piratería.
2. Las computadoras cuánticas son excelentes para resolver problemas de optimización.