Ordenadores Cuánticos.

En un ordenador tradicional la información se guarda y procesa en bits, que pueden valer 1 o 0. Lo importante es que un bit o bien vale 1 o bien vale 0, estas son todas las posibilidades. En un ordenador cuántico la información se guarda y se procesa en qubits (del inglés quantum bits). Un qubit es un bit que se encuentra en una superposición de estados, de forma que, entre comillas, "puede valer 1 y 0 a la vez".
En un ordenador tradicional los bits se representancon voltajes; por ejemplo, un chip puede estar diseñado para que todo voltaje entre 0 y 2 voltios represente un 0, y entre 4 y 6 voltios represente un 1. Los bits se guardan en memorias formadas por circuitos diseñados para mantener estables dos voltajes, digamos 1 y 5 voltios, de forma que puedan "recordar" ceros y unos. Los bits se copian"mandando voltajes" por cables. Se opera con los bits en unos circuitos llamados puertas lógicas. Los detalles de exactamente cómo funcionan todas estas cosas no son demasiado importantes; en los años 40 se usaban válvulas de vacío, luego vinieron los transistores, los circuitos integrados y los microchips, y sin embargo los ordenadores no cambiaron esencialmente.
Los ordenadores cuánticos tienen sus propias formas de representar, guardar, copiar y operar qubits. Igual que ocurre con los bits, la forma exacta en que hagan estas cosas no es demasiado importante, y sería absurdo intentar adivinar ahora qué tecnologías se usarán en el futuro. Pero para concretar ideas puede ser útil comentar algo sobre cómo se ha hecho esto en los ordenadores cuánticos construidos hasta hoy. En algunos casos se han usado iones atrapados en campos eléctricos dentro de cámaras de vacío a temperaturas bajísimas; estos iones se pueden manipular con láseres. En otros casos, cada qubit se ha representado con el spin de un electrón atrapado en un pozo cuántico, de forma que si "giraba" en un sentido representaba un 1 y si giraba en el sentido contrario representaba un 0. En estos casos el valor el qubit se puede manipular con campos magnéticos. Se opera con los qubits en las puertas cuánticas, cuyo funcionamiento tiende a ser muy complicado de explicar.
En cualquier caso, notamos que los qubits se guardan en elementos muy pequeños (átomos o electrones) y para manipularlos hace falta una maquinaria muy grande que está controlada por ordenadores tradicionales.
Quizás convenga aclarar que un nanoordenador es un ordenador construido con piezas extremadamente pequeñas, del tamaño de una molécula. Es de esperar que en los nanoordenadores serán importantes los efectos cuánticos, pero en principio ni los ordenadores cuánticos tienen que ser nanoordenadores, ni los nanoordenadores tienen que ser cuánticos.
Hay dos diferencias importantes entre un ordenador cuántico y uno clásico. La primera está en que al operar con qubits se pueden hacer muchas operaciones a la vez. Por ejemplo, supongamos que en un ordenador cuántico tenemos dos registros de 8 qubits; el primero vale 3 y 5 y el segundo vale 100 y 200 (en rigor tendríamos que decir que cada registro está en una superposición de dos estados en vez de tener ambos valores, pero vayamos abreviando). Bueno, pues podríamos sumar estos dos registros, de la misma forma en que los ordenadores han hecho sumas toda la vida, pero el resultado sería una superposición de cuatro estados con valores 103, 105, 203 y 205. Con un único "circuito" y con una única operación podemos hacer simultáneamente cantidades enormes de sumas.


Marta De Luis y Luis Albendea.