Computadoras cuánticas: de la ciencia ficción a la realidad

Imagina una computadora capaz de resolver en segundos problemas que, hoy en día, tomarían miles de años. Aunque parezca ciencia ficción, esta tecnología será posible gracias a los microprocesadores cuánticos.

Para entender mejor esta tecnología, el profesor Raime Bustos, Director de la carrera Ingeniería en Tecnologías Computacionales (ITC) del campus Chihuahua, explicó a CONECTA los fundamentos de las llamadas mega computadoras.

"La computación cuántica promete transformar la tecnología al aplicar los principios extraordinarios de la física cuántica, dejando atrás el funcionamiento clásico basado en ceros y unos. Esta innovación impactará áreas como la salud, la inteligencia artificial y la ciberseguridad", explicó Raime Bustos.

¿Cómo funcionan las computadoras cuánticas?

"Las computadoras tradicionales son binarias,  trabajan con bits que representan ceros y unos. Esto es posible gracias a los semiconductores.En cambio, las computadoras cuánticas usan qubits, que pueden estar en ambos estados al mismo tiempo: cero y uno, esta propiedad se conoce como superposición", explicó el profesor. 

Otra propiedad esencial es el entrelazamiento cuántico, esto ocurre cuando dos qubits están tan conectados que lo que le sucede a uno afecta instantáneamente al otro, sin importar la distancia.

“Imagina lanzar un dado y que otro, en otro lugar, muestre el mismo número al mismo tiempo. Están perfectamente sincronizados y colaboran para llegar más rápido a la solución”, ejemplificó Bustos.

De una sala gigante a un chip minúsculo

Este proceso requiere habitaciones especializadas y condiciones muy precisas, por lo que la computación cuántica aún es experimental.

"A diferencia de las computadoras convencionales, las cuánticas requieren superconductores que operan en condiciones extremas, como el cero absoluto (menos doscientos setenta y tres grados Celsius). A esta temperatura, materiales como el aluminio cambian su comportamiento, permitiendo crear los qubits" resaltó Bustos,.

Una nueva forma de resolver problemas

La computación cuántica puede explorar múltiples soluciones a la vez. Por ejemplo, para descifrar una contraseña de cuatro dígitos (con diez mil combinaciones), una computadora tradicional probaría una por una. Una cuántica podría analizarlas simultáneamente. Este enfoque cambia por completo la lógica del procesamiento de datos.

“Esta capacidad no viene de tener más velocidad en el sentido tradicional, sino de un comportamiento distinto de la materia”, subrayó el académico.

¿Qué empresas están desarrollando esta tecnología?

Actualmente, empresas como Google, Microsoft y Amazon lideran la carrera cuántica con distintas propuestas tecnológicas:

Google y Willow: ciento cinco qubits y corrección de errores

Google desarrolló el chip Willow, con ciento cinco qubits físicos. Su principal reto es la corrección de errores cuánticos, como el bit flip (cuando un cero se interpreta como uno) o el phase flip (cambio de fase del qubit).

Para ello, utilizan qubits lógicos, algoritmos que corrigen errores en tiempo real.

Microsoft y Majorana: una apuesta por la estabilidad

Microsoft trabaja con qubits llamados fermiones de Majorana, partículas que actúan como su propia antipartícula y permiten autocorrección de errores.

Este tipo de qubits, menos sensibles al entorno, podrían ofrecer mayor estabilidad en el futuro. Actualmente trabajan con ocho qubits, pero su arquitectura busca escalar.

Amazon y Ocelot: el experimento del Gato de Schrödinger

Amazon desarrolla el chip Ocelot, basado en qubits gato, inspirados en el famoso experimento del Gato de Schrödinger.

Estos qubits permiten corregir errores de bit flip, aunque aún enfrentan desafíos con el phase flip. Su enfoque sigue siendo experimental.

¿Quién lidera esta carrera?

Cada compañía desarrolla su tecnología con un enfoque distinto y aplicaciones particulares. Como la computación cuántica sigue en fase de prueba y desarrollo, su aplicación masiva aún tomará tiempo.

Sin embargo, lo que sí es claro es que esta tecnología cambiará profundamente la forma en que entendemos y usamos la computación.

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