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Ordenadores cuánticos, la última tecnología

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Los ordenadores cuánticos son dispositivos cuya tecnología tiene una capacidad y potencial muy superior a los ordenadores tradicionales y esto se debe a la forma en que procesan la información y hacen los cálculos. Es por ello, que en la actualidad están generando gran interés en diversos campos.

Los equipos convencionales usan los “bits” para producir pulsos eléctricos que están representados por 1 o 0, es decir, que solamente pueden tener un estado: 1 o 0. En otras palabras, usan un lenguaje binario que representa la información procesada en forma digital.

Qubits o bits

Por el contrario, los ordenadores cuánticos utilizan “qubits” en lugar de “bits”, los cuales son partículas subatómicas que tienen la propiedad de permanecer en dos o más estados distintos simultáneamente, lo que le da la propiedad de superposición y entrelazado, permitiendo mayor potencia de cálculo. La potencia de procesamiento crece exponencialmente con el incremento de qubits. No obstante, en un ordenador convencional, la capacidad no aumenta en forma exponencial con cada nuevo bit.

Ciertamente, los ordenadores cuánticos llevan años desarrollándose debido a que tienen mucha más capacidad y potencial que los ordenadores clásicos para realizar cualquier tipo de procesos complejos, cálculos y simulaciones con partículas subatómicas en un tiempo menor, además de tener más capacidad de memoria y menos consumo de energía. Por lo tanto, crear computadoras cuánticas practicas es un reto científico y tecnológico muy importante.

Sin embargo, los ordenadores cuánticos hasta la fecha tienen muchas imperfecciones, aun cuando existen algunos funcionando en diferentes proyectos. Entre los principales inconvenientes de esta tecnología cuántica se mencionan su gran sensibilidad al medio ambiente, exigiendo ciertas condiciones de temperatura, humedad y ausencia de campos electromagnéticos, para que no se generen desajustes que lleven a operaciones incorrectas.

Ordenadores cuánticos alrededor del mundo

Efectivamente, para que un ordenador cuántico pueda funcionar en forma correcta, debe estar dentro de cámaras de vacío refrigeradas y con sistemas antivibración; ya que los qubits tienden a ser muy frágiles y requieren temperaturas muy bajas y aislamiento del campo magnético terrestre.

Es por ello que actualmente países como: Estados Unidos, China, Alemania, Reino Unido y Francia, están llevando a cabo importantes aportes en tecnología y computación cuántica. Principalmente en lo que compete a la investigación científica, la industria farmacéutica, las telecomunicaciones; la creación de nuevos materiales, la economía y finanzas, la criptografía, entre otras de interés para el mundo.

Estos países, a través de distintas empresas, tratan de utilizar las tecnologías más avanzadas para fabricar qubits. Ya que, al tener ordenadores cuánticos con muchos qubits de buena calidad, se pueden realizar muchísimos más cálculos en forma simultánea; y además el ordenador será capaz de corregir sus propios errores, lo cual resolvería problemas realmente significativos.

IBM

IBM presentó en noviembre de 2021 el ordenador cuántico   de mayor avance hasta la fecha, conocido como Eagle. Este procesador cuenta con 127qubits y la empresa tiene previsto para este 2022 uno de 433 qubits y otro de 1121 qubits para 2023. Tanto IBM como Google, Intel y otras empresas están utilizando qubits superconductores; los cuales trabajan a una temperatura muy baja, de aproximadamente -273 grados centígrados y con el máximo aislamiento del entorno.

IonQ y Honeywell, fabricantes estadounidenses de equipos científicos y comerciales, están teniendo buenos resultados con la tecnología de las trampas de iones. La cual permite mantener los qubits confinados y aislados en un campo electromagnético; consiguiendo una mayor estabilidad del estado cuántico durante más tiempo, permitiéndoles realizar más operaciones con sus qubits. Lo cual es una alternativa a los qubits superconductores.

¿Cómo funcionan los ordenadores cuánticos?

Por otra parte, en Europa los investigadores están utilizando la tecnología de iones implantados en macromoléculas y los átomos neutros en computación cuántica con la finalidad de poner los qubits más fuertes y estables, que con los otros sistemas experimentados.

Un ordenador cuántico no cuenta con memoria o procesador, pero tiene una capacidad de cálculo mucho más alta que un ordenador clásico, para determinados problemas. Una muestra de estos ordenadores cuánticos es el de IBM, el cual no tiene pantallas, teclados ni procesador; tan solo es una maquina en forma de campana y cubierta de cables de cobre, resguardada en un recinto de vidrio. No pudiéndose acercar a ella sino a través de la nube con ordenadores comunes ya que es una maquina muy sensible y presenta errores.

En la actualidad, la información no puede almacenarse ya que los periodos de funcionamiento son muy cortos en el ordenador cuántico, debiéndose aprovechar esos periodos para extraer la información de manera precisa. Además, no hay un lenguaje de computación cuántica como lo tiene la computación tradicional. Se sigue trabajando en el desarrollo de algoritmos que den soluciones más específicas a los problemas que se plantean. La computación cuántica está comenzando.

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