Cada vez que alguien pregunta cómo funcionan las computadoras cuánticas, lo primero que hago es señalar que las computadoras normales ya están funcionando debido a los efectos cuánticos. Pero, por supuesto, una respuesta como esa es más que irónica. La computación cuántica, a diferencia de lo que estamos acostumbrados, utiliza bits de quantum, o qubits, para realizar cálculos. Esto requiere alguna explicación …
Debido a que esta es una pregunta “podríamos”, podemos hacer algunas especulaciones. En este momento, la mejor suposición es que prepararíamos una colección de partículas cuánticas en algún estado predeterminado. Luego, usaríamos el campo electromagnético para manipular estas colecciones y mediríamos el estado final para obtener las respuestas que deseamos. Este esquema tiene algunas propiedades agradables. Desde el advenimiento de la mecánica cuántica, ahora podemos controlar la producción de campos electromagnéticos a un nivel en el que Tesla solo podía soñar, y podemos ignorar las correcciones cuánticas de la luz si lo hacemos en una colección de partículas cuánticas.
Crédito de la imagen: H. Ritsch para la Universidad de Innsbruck.
Describo este esquema porque le facilita ver lo que está sucediendo. En realidad, estaríamos esperando manipular el momento angular de las partículas cuánticas, con énfasis en el giro intrínseco. Las características esenciales son independientes del esquema utilizado, porque todos estos sistemas se regirían por las mismas ecuaciones mecánicas cuánticas.
Además, el giro de un electrón solo obtiene valores de hbar -1/2 o +1/2, una colección de ellos puede promediar cualquier valor intermedio. Esta propiedad hace que parezca que estamos abandonando la computación binaria para la computación analógica.
Crédito: caja de colores
En muchos sentidos, esto es bastante cierto. Pero nuevamente, las computadoras analógicas se inventaron antes de que las computadoras binarias echaran raíces y, en los museos, se pueden encontrar computadoras que usan el campo eléctrico (en particular, casos similares a los osciloscopios que todavía se usan en los laboratorios actuales). Los primeros juegos de computadora fueron construidos así también! Pero, por supuesto, no duraron. Las computadoras binarias no son tan eficientes al calcular problemas físicos, pero podemos hacer muchas más tareas de computación, y es mucho más fácil restablecer las máquinas para otra computación. Es poco probable que esto se modifique mediante el cálculo cuántico, por lo que no esperamos cambios masivos en el paradigma de cálculo.
Pero las computadoras cuánticas heredarán la propiedad de calcular mejor los problemas físicos porque la computación cuántica hace que algunos cálculos sean más rápidos. Eso es todo, no puedes calcular más cosas. Pero ser más rápido es importante, porque la diferencia puede ser entre ser capaz de computar algo (en la práctica) o no. De lo contrario, la parte estrictamente nueva de la computación cuántica requiere que el lector comprenda cómo funciona la mecánica cuántica. La contemplación de las consecuencias de Bloch Sphere de los estados de espín de electrones puros ya es tan alucinante que ninguna breve introducción puede esperar hacer el bien.
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