El ejemplo de 'la moneda' con el que entender cómo funciona un ordenador cuántico: "Será una revolución"

Desde hace algún tiempo se viene hablando de una “nueva informática” denominada “computación cuántica”. Parece que, de llegar a ser una realidad industrial, supondrá una verdadera revolución tecnológica, del nivel de la inteligencia artificial. Pero, ¿qué es la informática cuántica?, ¿Qué ventajas y que inconvenientes puede traer esta nueva tecnología?, ¿En qué estado de desarrollo se encuentra?

Los ordenadores actuales se basan en que todo lo convierten en unos y ceros. Esa mínima unidad de almacenamiento se llama “bit” y cada bit solo puede tener un valor en un momento dado: o 1 o 0. Todo lo que leemos en una pantalla, escribimos, vídeos, audio, las transmisiones de los satélites hasta la lógica de una IA se convierten en bits para ser procesados por el ordenador. Así, el colaborador de La Linterna, Mario Yáñez, explica que un ordenador funciona gracias a los famosos chips dque tienen circuitos que, simplificando, procesan señales eléctricas.

“Unas muy bajas (los ceros) y otras más altas (los unos), según unas reglas lógicas que se pueden programar: lo que llamamos software (los programas). Cada carácter, símbolo o número tiene una representación de un conjunto de bits (de ceros y unos) que se pueden multiplicar, sumar, restar, combinar, etc como queramos siguiendo esas reglas lógicas”, apunta a Expósito el divulgador tecnológico.

Cómo funciona un ordenador cuántico

Entonces, ¿en qué se basa un ordenador cuántico? Principalmente, en que, en lugar de bits, esos componentes que pueden valer o 0 o 1, los ordenadores cuánticos utilizan cúbits (bits cuánticos). “Estos Cúbits se basan en las leyes de la mecánica cuántica, de las partículas y subpartículas atómicas. La gran diferencia estriba en que los cúbits, no solo pueden valer 0 y 1 y a la vez, sino también un número infinito de estados intermedios”, apunta Yáñez que pone el ejemplo de los Gin-tonic: tiene ginebra y tónica, pero hay infinitas posibilidades de que tenga más de una cosa que de la otra. “Y además el Cúbit puede tenerlas todas simultáneamente”, subraya.

Teniendo esto en cuenta, ¿cómo sería posible mantener la información sin que se mezcle o se pierda? Yáñez tira de otro ejemplo para explicarlo: “Imaginemos que lanzamos una moneda al aire y, cuando cae, es cara o es cruz (1 o 0), eso sería un bit”. Así, un cúbit sería como una moneda que nunca cae, que gira constantemente en el aire y siempre sale cara y cruz al mismo tiempo.

“Ahora bien, cuando miramos o intentamos medir el estado de esa moneda cuántica, los cúbits se estabilizan. Es decir, mientras nadie observe la moneda, es como si gira en el aire y muestra cara y cruz al mismo tiempo continuamente, pero si se realiza la observación o intentamos medir el estado, la moneda cae al suelo y muestra o cara o cruz”, concluye el experto en tecnología.

Qué cambiará la computación cuántica

Estos ordenadores cuánticos ofrecen un potencial ilimitado, o como mucho los mismos límites que tenga el universo. Si en un ordenador clásico cada vez que añadimos más bits su potencia crece de forma lineal, en un ordenador cuántico crece de forma exponencial. “Imaginad un ordenador cuántico con 300 cúbits podría manejar trillones de trillones de datos, tanto como un 2 con 90 ceros detrás. Serían millones de veces más rápidos que cualquiera de los supercomputadores que tenemos actualmente”, explica.

Estos ordenadores podrían dar respuesta a problemas como reproducir el Big Bang del universo en cuestión de horas, y lo mismo pasaría con los modelos climáticos, encontrar cura para cualquier enfermedad como el cáncer, para cada persona en cuestión de horas. “Desarrollar medicamentos, alimentos, etc, o desarrollar nuevas fuentes de energía. Hay cosas que sabemos hacer teóricamente pero que no disponemos de los medios para alcanzar una solución en un tiempo razonable. La computación cuántica puede ser la respuesta”, comenta Yáñez en La Linterna.

Pero el primer y principal problema hoy por hoy para poner estos ordenadores en marcha es que, para que funcionen los prototipos y experimentos, es necesario hacerlos a 270 grados bajo cero. “Mantener un sistema a esta temperatura es tremendamente difícil, caro y consume mucha energía”. Otros retos son que habrá que crear sistemas operativos, lenguajes de programación, sistemas para controlar errores, en fin, muchas cosas que tiene la informática actual y que harán falta.