WTF son Qubits? Los unos y ceros de la computación cuántica son muchas cosas a la vez

Los Qubits están recibiendo cada vez más atención en estos días. Es posible que haya oído hablar de ellos y, si lo ha hecho, probablemente sepa que tienen alguna cosa hacer con las computadoras. Exactamente, lo que tienen que ver con las computadoras es confuso, por lo que, antes de adentrarnos en el tema, hagamos una idea colectiva de la idea de la computación cuántica. En mecánica cuántica, los sistemas pueden exhibir comportamientos muy peculiares. Entre estos se encuentran la superposición, cuando una partícula está en dos lugares a la vez, y el enredo, cuando el comportamiento de una partícula afecta el comportamiento de otras partículas más distantes. Estos no son fenómenos que notamos en nuestra vida cotidiana, por lo que no nos preocupa que el perro que está sentado en el gato o cualquiera de ellos se meta en la despensa tres estados después. La forma en que construimos las computadoras en este momento se basa en materiales llamados transistores, también conocidos como semiconductores que interactúan con y amplifican las señales electrónicas, y no pueden aprovechar los estados cuánticos. Las computadoras cuánticas son diferentes.

Pero si construyes una computadora que hizo Trate directamente con los fenómenos cuánticos, sus dispositivos electrónicos podrían hacer cosas increíbles. Este tipo de computadoras podrían operar a velocidades increíbles; tamizar a través de montones de datos en cuestión de segundos. El núcleo de la realización de este trabajo es la transformación de la naturaleza de los datos. Actualmente, los datos se codifican en dígitos binarios que llamamos bits, que existen simplemente como uno de los dos estados solamente. Pero si encuentra una manera de hacer que los bits sean cuánticos, es decir, existan en varios estados a la vez, en lugar de eso serían bits cuánticos o "qubits".

Un qubit funciona específicamente aprovechando la superposición y teniendo la capacidad de no ser solo uno de dos estados diferentes, sino que al mismo tiempo ser ambos estados Es como un interruptor de luz que está encendido y off (una metáfora apta cuando consideras que los qubits se basan en polarizaciones particulares de fotones). Eso es extraño para nosotros en el mundo real, pero en el mundo de la física cuántica no es nada raro.

Los Qubits también exhiben un entrelazamiento cuántico porque se puede actuar simultáneamente, lo que ayuda a acelerar los procesos impulsados ​​por datos. Una computadora que ejecuta puede hacer dos cosas a la vez o, más concretamente, ejecutar un proceso varios pasos a la vez.

Por ejemplo, digamos que tiene un dispositivo que está pasando por una gran cantidad de datos, como los números de teléfono de todos en todo el mundo, y que organiza y analiza cada entrada. Una computadora cuántica basada en qubits podría realizar esa tarea mucho más rápido porque los datos no necesitan ser revisados ​​uno por uno. Debido a que los datos pueden tomar varios estados, se pueden procesar mucho más rápido.

La computación cuántica en sí está despegando, pero hacer que los qubits funcionen ha sido un esfuerzo mucho más difícil. Ha habido una serie de éxitos medibles en la última década. En 2013, Google lanzó el Quantum Artificial Intelligence Lab en colaboración con la NASA y construyó con éxito una computadora cuántica D-Wave de 512 qubit. El mes pasado, los investigadores han resuelto problemas que dificultan el desarrollo de qubits ópticos; y otros revelaron la prueba exitosa de algo llamado "qutrit" - que puede existir en no dos, pero Tres Diferentes estados superpuestos.

¿Alguna vez esto afectará la forma en que interactuamos con la tecnología de mercado masivo? Es probable, pero hay poco valor práctico para el conocimiento qubit, más allá de comprender las ramificaciones de lo que viene en un futuro no muy lejano.