Para entender cómo funcionan los computadores cuánticos es conveniente explicar primero cómo funcionan los computadores que utilizamos a diario, a los que nos referiremos en este documento como computadores digitales o clásicos. Estos, al igual que el resto de los dispositivos electrónicos como tabletas o teléfonos móviles, utilizan bits como unidades fundamentales de memoria. Esto significa que los programas y aplicaciones están codificados en bits, es decir, en lenguaje binario de ceros y unos. Cada vez que interactuamos con cualquiera de estos dispositivos, por ejemplo pulsando una tecla del teclado, se crean, destruyen y/o modifican cadenas de ceros y unos dentro de la computadora.

La unidad fundamental de información en computación cuántica es el quantum bit o qubit. Los qubits son, por definición, sistemas cuánticos de dos niveles -ahora veremos ejemplos- que al igual que los bits pueden estar en el nivel bajo, que se corresponde con un estado de baja excitación o energía definido como 0, o en el nivel alto, que se corresponde con un estado de mayor excitación o definido como 1. Sin embargo, y aquí radica la diferencia fundamental con la computación clásica, los qubits también pueden estar en cualquiera de los infinitos estados intermedios entre el 0 y el 1, como por ejemplo un estado que sea mitad 0 y mitad 1, o tres cuartos de 0 y un cuarto de 1. Este fenómeno se conoce como superposición cuántica y es natural en sistemas cuánticos.

"Estamos ante prototipos que son muy sensibles, sufren errores. Técnicamente son muy complejos porque en el momento en que un agente externo influye o interacciona con un sistema cuántico lo mide y la superposición se borra”,. Mientras que en una computadora clásico si hay una interferencia en su sistema, él mismo puede corregirse y seguir funcionando, eso no sucede, de momento, con los computadores cuánticos.Las perturbaciones externas obligan al sistema a definirse hacia 1 o 0. Para evitar esto hay que aislar el sistema muy bien: que los átomos estén muy quietos y nada los haga colisionar e interactuar con el entorno. Tener esta quietud requiere unas temperaturas y unos procesos muy precisos”, apunta este doctor en Física Teórica. Estos computadores deben estar a una temperatura de -273º C, sin apenas presión atmosférica y asilados del campo magnético terrestre.

Son mas potentes que una computadora tradicional?

En la actualidad, a diferencia de la informática clásica, no existe un lenguaje computacional cuántico como tal. Los investigadores trabajan en desarrollar algoritmos (la matemática con la que trabajan también los ordenadores clásicos) que puedan dar soluciones concretas a problemas planteados. “Son formas diferentes de trabajar. Un computador cuántico no sirve para hacer tareas cotidianas,” expone García Ripoll. “No cuentan con memoria o procesador. Únicamente tenemos un grupo de ‘cúbits’ con los que escribimos la información y operamos sobre ellos. No hay una arquitectura tan complicada como la de un computadora convencional. Ahora mismo son sistemas muy primitivos asimilables a una calculadora de principios del siglo pasado pero su capacidad de cálculo para determinados problemas es mucho más alta que una computadora convencional. Existe esa dicotomía entre lo que parece algo muy simple pero hace una cosa muy potente”, matiza García Ripoll.

Una tecnologia emergente

Hay dos razones de mucho peso que explican por qué la computación cuántica aún no ha arrasado con la computación tradicional. Lo lógico sería pensar que si la primera es tan eficiente debería haber conseguido desplazar a la computación clásica e imponerse con una claridad aplastante en muchos escenarios de uso. Y no ha sido así. Al menos aún la primera razón es que por el momento tenemos pocos algoritmos cuánticos porque estas máquinas son muy difíciles de programar, y, por tanto, aún somos capaces de resolver pocos problemas recurriendo a la computación cuántica.

La segunda razón consiste en que es muy difícil preservar el estado de un sistema cuántico debido a que la superposición se rompe con facilidad a causa de la decoherencia cuántica. Antes de que veamos en qué consiste este fenómeno necesitamos introducir un concepto más que no es otra cosa que una propiedad esencial de los sistemas cuánticos: el entrelazamiento. Este fenómeno no tiene un equivalente en la física clásica, y consiste en que el estado de los sistemas cuánticos involucrados, que pueden ser dos o más, es el mismo.

tabla con modelos comerciales de qc.

Marca	Modelo	Potencia
IBM	IBM Q System One	20 qubits
Intel and QuTech	-	49 qubits
Google	Sycamore	59 qubits