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Computación cuántica

La computación cuántica (QC por sus siglas en ingles) es el estudio del procesamiento de la información a través de sistemas mecánico cuánticos. Éste nuevo paradigma de la computación promete grandes avances y posibilidades en la solución de varios problemas, que hasta ahora, no se pueden resolver eficientemente.

Según la ley de Moore cada dos años se duplicará la cantidad de transistores en una computadora, duplicando de esta manera el poder de computo de las mismas. El reto con el que se enfrentan actualmente los ingenieros que trabajan en el desarrollo de hardware es que entre más pequeños se hacen los dispositivos se encuentran con problemas de la mecánica cuántica. Esto implica que debemos cambiar de paradigma para poder resolver estos problemas, una solución puede ser la compuntación cuántica.

QC promete soluciones eficientes explotando las carácteristicas de la mecánica cuántica como, por ejemplo, la superposición y dimensionalidad que dan como resultado el paralelismo cuántico. Éste da la capacidad de evaluar una función a varios valores a la vez, mejorando drámaticamente la eficiencia de algunos algoritmos clásicos. Entre los más notables esta el problema de factorización presentado por Shor en 1994, el cuál supera a su contraparte clásica obteniendo una complejidad polinomial; y el algoritmo de busqueda de Grover en 1996 que obtiene una mejora cuadrática sobre su contraparte.

Otra gran ventaja es el el entrelazamiento (entanglement) esto permitirá avances en la comunicación entre dispositivos, dando como resultado la codificación superdensa que permitirá enviar dos bit de información enviando tan solo un bit cuántico – llamado qubit – con el cual se trabajó, mientras el destino posee el otro. Además, permitirá la teleportación de qubits enviando muchisima información de un lugar a otro, con pocos bits clásicos. La seguridad en la comunicación también es una posible ventaja, que se deduce del desarrollo de la teoría de la computación cuántica; esto debido a que podemos detectar intrusos en la comunicación por la alteración de los qubits en los canales de comunicación cuando un tercero se involucra en la transmisión.

Por el descubrimiento de Shor se ha despertado gran interés en el desarrollo de QC, ya que promete la posibilidad de romper los actuales códigos de encripción más utilizados – RSA -. Por lo que se ha intensificado el campo en criptografía cuántica.

La computación analógica prometía gran capacidad de computo ya que lograba almacenar mucha más información que su contraparte digital, sin embargo su debilidad e inoperabilidad en la presencia de ruido la hicieron obsoleta. Aunque la computación cuántica pareciera ser un modelo de computación analógica sus resultados trabajan de manera discreta debido a las mediciones, a pesar de esto se han desarrollado teorias para la corrección de error y la propagación de los mismos en los algoritmos.

Con todas estas carácteristicas vemos que hay muchas posibilidades para la computación cuántica de ayudarnos a resolver problemas que en estos momentos no se pueden resolver de manera eficiente. Sin embargo no todo es de color rosa, como en todos los descubrimientos se debe de avanzar un paso a la vez y problemas emergen y se deberán de resolver en la práctica. Uno de estos es el problema de no poder clonar un qubit general (teorema de no clonación), y es una práctica tan común en los sistemas clásicos. El tener un salto de paradigma también causa problemas, porque tenemos que cambiar la forma de pensar; y es un tanto más dificil porque estamos acostumbrados a ver el mundo clásico y no el cuántico.

Como en los avances, debemos de creer en que será posible y que hay que trabajar duro para poder llegar aún más lejos. Actualmente la compañia D-Wave ha desarrollado una computadora cuántica de 16 qubits y que promete mucho. Así como varias personas estan trabajando en el desarrollo de lenguajes de programación que nos liberen de tener que pensar a bajo nivel y darnos un mayor grado de abstracción sobre el campo.

Referencias

  • M.A. Nielsen, I.L. Chuang, Quantum Computation and Quantum Information, Cambridge University Press (2001)
  • P. Arrighi, Quantum Computation explained to my Mother, Computer Laboratory, University of Cambridge (2003)
  1. Carlos
    April 13, 2008 at 9:27 pm

    buenisimo. Entendible al grano, simple y para mortales diria yo. Dale con fe papa estas siendo parte del nuevo paradigma y cito tus palabras “en los avances, debemos creer que sera posible y hay que trabajar duro para llegar aun mas lejos” -sua.

  2. April 13, 2008 at 10:38 pm

    Ilustrativo y clarificador, finalmente muchos podremos entender el tema con el que nos tortura todos los días!!!

  3. April 13, 2008 at 10:40 pm

    Jaja… no lo vea como una tortura.. vealo como aprendizaje colectivo, donde sino tengo a quien contarle no puedo asimilar…

    a falta de expertos.. los vuelvo expertos a ustedes…😄

  4. April 15, 2008 at 8:29 pm

    Excelente mano, creo que este blog va a funcionar excelente. Me voy a suscribir a los RSS.

  5. Pedro
    October 2, 2008 at 6:34 pm

    Objetivamente el articulo me parecio demasiado superficial aunque esa fuera la idea, ya que no queda claro exactamente la idea detras del QC, su implementacion, objetivos… es decir, esta explicado todo muy vago dejando la sensacion de que no tienes del todo claro el tema, pero en cambio haces un copy&paste de ciertas palabras como para demostrar que dominas esta area de conocimiento, lo cual termina convirtiendo al articulo en una especie de pasteta confusa, que si se lee con detenimiento y de forma critica no dice practicamente nada muy coherente, con sentido, practico. En definitiva es un collage de conceptos inconexos.

    Aclaro que mi intencion no es ofenderte pero honestamente y objetivamente es lo que queda a la vista.

    Saludos desde Argentina!

  6. October 2, 2008 at 7:12 pm

    Gracias por tus comentarios. Esto lo escribi cuando esta iniciando mi travesía en QC, espero poder mejorarlo en su momento. Saludos.

  7. January 13, 2009 at 2:52 am

    Personalmente me parece bastante bien el artículo. Lo veo como un artículo de divulgación general, donde se hace un recorrido por muchísimas áreas de la computación cuántica explicando cómo se conectan entre ellas.

    Pedro, creo que si lo que pretendías era más profundidad, pues encontrarás muchísimo para leer (incluso hay dos citas debajo del post), pero no podés pretender que un post en un blog que comenta sobre el inmenso campo de la computación cuántica, sea lo suficientemente profundo sobre cada tema.

    Adin, por mi parte te felicito por el artículo, creo que está lo suficientemente conciso y claro como para el público general, y me parece bien también que quieras ir mejorándolo con el tiempo, siempre es bueno tratar de mejorar.

    Saludos de otro argentino.

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