El nuestro es un mundo gobernado por la física clásica, en el que una película se reproduce o se detiene, una moneda cae en cara o cruz, y un gato está vivo o muerto. La física clásica es lo que experimentamos en nuestra vida cotidiana. Con base en la trayectoria y la velocidad de una pelota que has lanzado, es bastante fácil predecir con certeza razonable dónde caerá la pelota; dependiendo de tus habilidades de puntería, es posible que no caiga donde pretendías, por supuesto, pero una vez ha salido de tu mano, puedes deducir hacia dónde se dirige. Hay cero posibilidades de que caiga a tus pies, digamos, si la lanzaste con suficiente fuerza.
Sin embargo, si tuvieras que encogerte, y me refiero a realmente encogerte, descubrirás rápidamente que las leyes que gobiernan el mundo subatómico son muy diferentes de lo que experimentamos en una escala macroscópica. Allá abajo, lanzar una pelota se vería muy diferente.
El mundo subatómico es el dominio de la física cuántica, donde los resultados se rigen por probabilidades.1 Los resultados que no habrían sido probables en el contexto clásico de repente serían posibles. ¡La pelota podría muy bien caer a tus pies sin importar qué tan fuerte la lances! Tú y la pelota serían partículas subatómicas, como electrones, y, por lo tanto, regidas por las leyes de la física cuántica.
Lo que hace que la física cuántica sea tan extraña y, en cierto modo, contraria a la intuición, es que hay ciertos fenómenos cuánticos que no tienen equivalente en la física clásica. Las partículas cuánticas pueden estar en una superposición de más de un estado, pueden estar entrelazadas y existen incertidumbres asociadas con sus comportamientos. ¡No hay nada que experimentemos en nuestro mundo clásico que sea análogo a cualquiera de estas propiedades!
Las propiedades extraordinarias y contrarias a la intuición de las partículas cuánticas se pueden aprovechar para la computación de formas que los dispositivos digitales que usamos todos los días, o las “computadoras clásicas”, simplemente no pueden. Computación cuántica, la llamamos.
La computación cuántica se diferencia como sistema computacional de la computación clásica por la forma en que emplea las leyes fundamentales de la naturaleza.
Y la diferencia tiene un potencial enorme: se cree ampliamente que las computadoras cuánticas del futuro cercano que funcionen perfectamente, pueden resolver ciertos problemas que incluso las supercomputadoras más poderosas de la actualidad no pueden. Problemas como el manejo de cantidades monumentales de datos, la simulación de moléculas complejas para descubrir nuevos fármacos, materiales y procesos químicos, y la factorización en primos de números muy grandes.
Aún estamos muy lejos de alcanzar esta computadora cuántica ideal que funcione perfectamente y ver este potencial realizado; hay una serie de obstáculos de hardware que superar. Pero hoy en día ya existen computadoras cuánticas imperfectas, algunas incluso accesibles públicamente a través de la nube, y los investigadores y profesionales de la industria están trabajando para identificar aplicaciones útiles a corto plazo y evolucionar el hardware.
En este punto, es importante tener en cuenta que las computadoras cuánticas no reemplazarán a nuestras computadoras clásicas; solamente las complementarán extendiendo el ámbito de las posibilidades computacionales.
No necesitamos computadoras cuánticas para ver maratones de programas de televisión cuando podemos hacerlo perfectamente con nuestros dispositivos. ¡Las necesitamos para cosas en las que las computadoras clásicas no son muy buenas!
En las siguientes historias se ilustran varios fenómenos cuánticos importantes y cómo se utilizan para la computación cuántica.
Aventurémonos juntos a Whiskerton, ahora, ¿vamos?
Capítulo 2 - Historia - Día de Schrödinger
Si bien la física cuántica prevalece a nivel subatómico y microscópico, existen algunos procesos que muestran efectos cuánticos incluso a nivel macroscópico. Pero en realidad no son cosas que encontramos a medida que avanzamos en nuestra vida diaria. ↩