“Creo que puedo decir con seguridad que nadie entiende la mecánica cuántica”.

Richard Feyman, Nobel de física en 1965 

 uno de los padres de la computación cuántica.

La mecánica cuántica clausura las grandes ramas de la física, es la encargada de estudiar las partículas subatómicas, su aplicación ha hecho posible el descubrimiento, desarrollo e innovaciones en la tecnología computacional, tales como la computación cuántica entendido como un paradigma distinto al de la computación clásica donde concurren, por un lado, las ciencias computacionales y, por el otro, la física. 

Las primeras se ocupan de la complejidad computacional, generada a partir de las compuertas lógicas cuánticas; mientras que la segunda se encarga de los principios físicos detrás de éstas.  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 complejidad en computación clásica y en computación cuántica, lo que ha dado lugar a una gran expectación, ya que algunos problemas intratables pasan a ser tratables. Mientras un computador clásico equivale a una máquina de Turing, un computador cuántico equivale a una máquina de Turing cuántica.

Dicho de otro modo en el cómputo clásico  la lógica de procesamiento es binaria o booleana, en el cómputo cuántico la lógica es continua, basada en los principios de la superposición de la materia y el entrelazamiento cuántico para desarrollar una computación distinta a la tradicional. En teoría, sería capaz de almacenar muchísimos más estados por unidad de información y operar con algoritmos mucho más eficientes. 

En la actualidad, a diferencia de la informática clásica, no existe un lenguaje computacional cuántico como tal. Los investigadores trabajan en desarrollar algoritmos que puedan dar soluciones concretas a problemas planteados.

Esta ciencia aplicada surgió como alternativa a la tecnología  basada en transistores la cual ya está alcanzando su límite físico, el atómico, pues a una escala nanométrica los electrones se  escapan de los canales por donde circulan (efecto tunel) y se  genera perdida de datos.

En la década de los 80 los físicos Richard Feynman y Paul A. Benioff presentaron de forma independiente teorías relacionadas con el aprovechamiento de la física cuántica en la computación, grandes hitos de ingeniería han llevado sus postulados teóricos a la práctica. 

En los 90 aparecieron los  primeros algoritmos cuánticos. La universidad de Berkeley, en California, tuvo el honor de ser la pionera al crear un ordenador cuántico. Un año después uno de los gigantes tecnológicos  del mundo, IBM, fabricó el primer ordenador de 3 qubits, en años posteriores vinieron los 5 qubit y luego el primer qubyte (8 qubits).

Actualmente casi todas las empresas pioneras en tecnología se encuentran involucradas con el desarrollo de ordenadores cuánticos (Google, IBM, Microsoft, NTT, Intel, etc.). Google e Intel apuestan por los 49 qubits, afirmando que el pasar a los 50 provocaría una inestabilidad cuántica creando fallas en la coherencia de los datos (decoherencia de datos), mientras que IBM, con su IBM:Q de 50 qubits, presenta todo un entorno interactivo para su ordenador, por medio de su iniciativa Quantum Experience, la cual es una apuesta por parte de la empresa para fomentar el desarrollo de lenguajes de programación orientados a algoritmos cuánticos.

Lo anterior dado que las computadoras actuales están llegando al límite de la miniaturización y la frecuencia de pulsaciones de los relojes de cuarzo, pronto no podrán ser más rápidos. La computación cuántica es una gran promesa que podría permitirnos seguir construyendo computadoras más veloces.

Desde el punto de vista del hardware, la meta es lograr diseñar dispositivos en sólidos, y no en gases como se da en la mayoría de los experimentos actualmente. En la parte lógica mantener la coherencia en un dispositivo cuántico es un desafío, principalmente debido a la gran cantidad de información adjunta que se necesita para garantizar la ausencia de errores, por lo que es necesario el desarrollo de mejores mecanismos de corrección de errores. 

Los prototipos de computadora cuántica presentados por ejemplo por IBM no disponen de dispositivos periféricos, se trata de una máquina en forma de campana reccubierta de cables de cobre y guardada en un cubículo de vidrio.  Estos computadores deben estar a una temperatura de -273º C, sin apenas presión atmosférica y aislados del campo magnético terrestre.

Al mismo tiempo, la información no puede almacenarse porque sus períodos de funcionamiento son muy cortos. Su tiempo de cálculo es finito, a partir de un tiempo la información se deteriora. funcionan por periodos muy cortos de tiempo. 

REFERENCIAS

https://www.bbva.com/es/computacion-cuantica-en-que-se-diferencia-de-la-computacion-clasica/

http://wiki.sc3.uis.edu.co/images/8/8f/TF4.pdf

https://d1wqtxts1xzle7.cloudfront.net/54537095/Arquitectura_Cuantica_1.pdf?1506402307=&response-content-disposition=inline%3B+filename%3DArquitectura_Cuantica.pdf&Expires=1598301128&Signature=aBVXlZnibiR37jQgAk~F~zh6lsWg0BvG3bhQAY571JGyg9CvBFUBV1YDya19G8M56px3lfYsPi4NM6HsQ~P-WcjoZIpV1QUBaYH19yXdBPuJeCKZ1sTGp0WifxeFUNbkibRKY2~zpVXNwFJpD-ZfxDy~9-WedS8OzPNLU1TKy1Rfd9At~VHjJ7ZRi9a6D~RhQF~xMWUkDYwJ-x5mu0sQo9~MFtyGnwfTw9VPrixGdBeXezQpRerAwImVFWAGqPJ0yVGz32trsznWb2IYvaAndBkiWkurgkpZdXljoNeQqA~g06IupoYKEixMjH8ihx6G1DtXEGwInYDN3Jewcfxtyw__&Key-Pair-Id=APKAJLOHF5GGSLRBV4ZA