{"id":3386,"date":"2019-04-29T12:27:37","date_gmt":"2019-04-29T12:27:37","guid":{"rendered":"https:\/\/ignasisayol.com\/?p=3386"},"modified":"2022-07-02T16:23:45","modified_gmt":"2022-07-02T14:23:45","slug":"computacion-cuantica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ignasisayol.com\/es\/computacion-cuantica\/","title":{"rendered":"La computaci\u00f3n cu\u00e1ntica: claves, desaf\u00edos y aplicaciones."},"content":{"rendered":"<p>En primer lugar, hay que decir que los computadores cu\u00e1nticos no son una simple evoluci\u00f3n de los ordenadores actuales, son una tecnolog\u00eda completamente disruptiva, no tienen nada que ver. Los ordenadores actuales se basan en el transistor como elemento base y nuestra capacidad de proceso con ellos se sigue aumentado ya que se ha conseguido producirlos cada vez con un tama\u00f1o m\u00e1s peque\u00f1o. A d\u00eda de hoy, el tama\u00f1o m\u00ednimo de un transistor es de 14 nm, para tener una idea, esto es 300 veces m\u00e1s peque\u00f1o que un gl\u00f3bulo rojo. Esta capacidad de miniaturizaci\u00f3n de los componentes b\u00e1sicos de la microelectr\u00f3nica tiene un l\u00edmite al que nos estamos acercando. Los l\u00edmites de la f\u00edsica establecen que a partir de ciertos tama\u00f1os se sabe que los efectos cu\u00e1nticos en los \u00e1tomos de que est\u00e1n compuestos esos transistores har\u00e1n inviable su funcionamiento.<\/p>\n<p><img fetchpriority=\"high\" class=\"size-full wp-image-3387 alignleft\" src=\"https:\/\/ignasisayol.com\/wp-content\/uploads\/2019\/04\/computer-cuanticos.png\" alt=\"\" width=\"500\" height=\"332\" srcset=\"https:\/\/ignasisayol.com\/wp-content\/uploads\/2019\/04\/computer-cuanticos.png 500w, https:\/\/ignasisayol.com\/wp-content\/uploads\/2019\/04\/computer-cuanticos-300x199.png 300w, https:\/\/ignasisayol.com\/wp-content\/uploads\/2019\/04\/computer-cuanticos-263x175.png 263w\" sizes=\"(max-width: 500px) 100vw, 500px\" \/><\/p>\n<p>Aqu\u00ed es donde aparecen los ordenadores cu\u00e1nticos, son la respuesta al l\u00edmite de capacidad de proceso con el que nos encontraremos dentro de poco tiempo debido al l\u00edmite de la miniaturizaci\u00f3n.<\/p>\n<p>Una computadora cu\u00e1ntica es un dispositivo de computaci\u00f3n que hace <strong>uso de fen\u00f3menos mec\u00e1nicos cu\u00e1nticos<\/strong>, como la superposici\u00f3n y el entrelazamiento. Se pueden utilizar para representar y estructurar datos, as\u00ed como dise\u00f1ar y construir mecanismos cu\u00e1nticos para realizar varias operaciones con estos.<\/p>\n<p>Esta tecnolog\u00eda es tan interesante por una simple raz\u00f3n: estos fen\u00f3menos generan una enorme potencia de proceso, algo nunca visto. Por lo que se convierte en un desarrollo con la posibilidad de revolucionar el mundo de la computaci\u00f3n. Las m\u00e1quinas cu\u00e1nticas prometen superar incluso a las supercomputadoras existentes y las que se puedan construir en el futuro. Adem\u00e1s, su consumo energ\u00e9tico es incre\u00edblemente inferior al de los actuales supercomputadores.<\/p>\n<p>Esto no supone la suplantaci\u00f3n definitiva de la computaci\u00f3n tradicional. El ordenador cl\u00e1sico seguir\u00e1 siendo, a medio plazo, la soluci\u00f3n m\u00e1s sencilla y econ\u00f3mica para resolver la mayor\u00eda de los problemas. Lo que permiten los ordenadores cu\u00e1nticos, dado a su gran capacidad de manejo de datos, es la posibilidad de impulsar avances disruptivos en varios campos, desde la ciencia, ingenier\u00eda, hasta la investigaci\u00f3n farmac\u00e9utica.<\/p>\n<p><iframe src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/JhHMJCUmq28\" width=\"560\" height=\"315\" frameborder=\"0\" allowfullscreen=\"allowfullscreen\"><\/iframe><\/p>\n<h2>La clave: Los qubits<\/h2>\n<p>Todos los sistemas inform\u00e1ticos dependen de la capacidad fundamental para almacenar y manipular informaci\u00f3n. Las computadoras convencionales manipulan bits, que almacenan informaci\u00f3n como estados binarios 0 y 1 en los transistores. Un transistor, un bit, almacena un 0 o un 1 en un instante determinado. Las computadoras cu\u00e1nticas aprovechan los fen\u00f3menos mec\u00e1nicos cu\u00e1nticos para manipular informaci\u00f3n, bas\u00e1ndose en bits cu\u00e1nticos o qubits.<\/p>\n<p><strong>Los quibits son part\u00edculas subat\u00f3micas tales como electrones y fotones.<\/strong> Estos cuentan con las <strong>propiedades cu\u00e1nticas de superposici\u00f3n y entrelazamiento<\/strong>.<\/p>\n<ul>\n<li><strong>La superposici\u00f3n<\/strong> se refiere a la posibilidad de los qubits para representar numerosas combinaciones posibles de 1 y 0 al mismo tiempo. Puede representar, a diferencia de un bit, un 0 o un 1 al mismo tiempo, concepto que rompe cualquier l\u00f3gica humana. Si lo analizamos des de el punto de vista de la resoluci\u00f3n de un problema, una computadora cl\u00e1sica primero debe analizar un camino, despu\u00e9s ir al siguiente y as\u00ed hasta encontrar la soluci\u00f3n al problema. Una computadora cu\u00e1ntica puede estar en todos los estados diferentes a la vez, recorrer todos los caminos a la vez, con lo que encontrar\u00e1 la soluci\u00f3n de forma casi instant\u00e1nea.<\/li>\n<li><strong>El entrelazamiento<\/strong>, es la generaci\u00f3n de pares de qubits entrelazados, lo que significa que dos miembros de un par existen en un solo estado cu\u00e1ntico. Al cambiar el estado de uno de los qubits se puede predecir el cambio de su par. Este fen\u00f3meno inquietante y extraordinario permite que dos part\u00edculas separadas entre s\u00ed por una distancia monstruosa sean capaces de \u00abcomunicarse\u00bb sin que exista nada, ning\u00fan canal de transmisi\u00f3n, entre las dos. A este extra\u00f1o fen\u00f3meno, que rompe por completo nuestra manera de entender el mundo, lo llamamos entrelazamiento cu\u00e1ntico. Nadie sabe exactamente c\u00f3mo funcionan, pero es otra de las claves para entender el poder de las computadoras cu\u00e1nticas.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Ambos fen\u00f3menos mec\u00e1nicos permiten que un grupo conectado de qubits proporcione una capacidad de proceso infinitamente superior, que la misma cantidad de bits binarios.<\/p>\n<p><iframe src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/QuR969uMICM\" width=\"560\" height=\"315\" frameborder=\"0\" allowfullscreen=\"allowfullscreen\"><\/iframe><\/p>\n<p>Las propiedades de superposici\u00f3n y de entrelazamiento que son la base de la f\u00edsica cu\u00e1ntica, por tanto, de los ordenadores cu\u00e1nticos, no son intuitivas, simplemente no las podemos entender ya que son comportamientos que se dan en el mundo microsc\u00f3pico, en el mundo de las part\u00edculas subat\u00f3micas, no se dan en la naturaleza que observamos, van en contra de nuestra intuici\u00f3n o pensamiento cient\u00edfico.<\/p>\n<p>No debemos preocuparnos sino lo entendemos, simplemente debemos aceptar que existen, tal y como sentenci\u00f3 el famoso f\u00edsico Richard Feynman, Premio Nobel de F\u00edsica de 1965, <em>\u201ccreo que puedo afirmar, sin temor a equivocarme, que nadie entiende la F\u00edsica Cu\u00e1ntica\u201d.<\/em><\/p>\n<h2>El desaf\u00edo: La gesti\u00f3n y generaci\u00f3n de qubits.<\/h2>\n<p>Para crear una computadora cu\u00e1ntica, es imprescindible mantener un objeto en estado de superposici\u00f3n el tiempo suficiente para llevar a cabo la cantidad de procesos que se requieran. \u00a0Desafortunadamente, esto no es siempre posible dado que continuamente pierde este estado de superposici\u00f3n, que se le conoce como decoherencia, convirti\u00e9ndose as\u00ed en un cl\u00e1sico bit.<\/p>\n<p>Diferentes empresas est\u00e1n abordando el desaf\u00edo de la decoherencia desde diferentes \u00e1ngulos, ya sea para usar procesos cu\u00e1nticos m\u00e1s robustos o para encontrar diferentes formas de detectar errores.<\/p>\n<p>Compa\u00f1\u00edas como IBM, Google y Rigetti Computing, utilizan circuitos superconductores enfriados a temperaturas cercanas al cero absoluto (-273,15 \u00baC). Otras compa\u00f1\u00edas como IonQ, atrapan \u00e1tomos individuales en campos electromagn\u00e9ticos en un chip de silicio en c\u00e1maras de ultra alto vac\u00edo. Todas estas estrategias con un objetivo com\u00fan: aislar los qubits en un estado cu\u00e1ntico controlado.<\/p>\n<p><iframe src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/wfsUxdYSOFs\" width=\"560\" height=\"315\" frameborder=\"0\" allowfullscreen=\"allowfullscreen\"><\/iframe><\/p>\n<h2>Aplicaciones de la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica.<\/h2>\n<p>En las \u00e1reas d\u00f3nde las computadoras actuales requerir\u00edan miles de millones de a\u00f1os en resolver algunos de los problemas m\u00e1s complejos del mundo, las computadoras cu\u00e1nticas podr\u00edan encontrar la soluci\u00f3n en solo minutos, horas o d\u00edas.<\/p>\n<p><strong>Aqu\u00ed algunas aplicaciones sorprendentes, que podr\u00e1n desarrollarse exponencialmente gracias a las computadoras cu\u00e1nticas: <\/strong><\/p>\n<h3><strong>Machine Learning.<\/strong><\/h3>\n<p>La Inteligencia Artificial debe poder analizar grandes conjuntos de datos de im\u00e1genes, v\u00eddeos y textos. En este momento no escasea la cantidad de datos, podr\u00edamos decir que se encuentra en una fase de sobreabundancia. Las computadoras cu\u00e1nticas permitir\u00edan analizar y gestionar m\u00e1s datos en mucho menos tiempo, gracias a su potencia para procesar los petabytes de datos que a\u00fan no han sido analizados.<\/p>\n<p>Tambi\u00e9n, las computadoras cu\u00e1nticas podr\u00edan potenciar el aprendizaje autom\u00e1tico multisectorial al permitir que los programas de IA busquen en estos conjuntos de datos gigantescos elementos relacionados con la investigaci\u00f3n m\u00e9dica, el comportamiento de los consumidores y los mercados financieros, y les den sentido.<\/p>\n<h3><strong>Optimizaci\u00f3n.<\/strong><\/h3>\n<p>Cada proceso puede tener un sin n\u00famero de variables, con las computadoras cu\u00e1nticas una m\u00e1quina puede ser capaz de manejar casi innumerables permutaciones y combinaciones, lo que podr\u00eda hacer avanzar el dise\u00f1o y el an\u00e1lisis de sistemas de manera masiva.<\/p>\n<p>Para el sector de la log\u00edstica la optimizaci\u00f3n es el denominador com\u00fan de todas las transacciones y procesos. La computaci\u00f3n cl\u00e1sica se utiliza para organizaci\u00f3n de embarques, flotillas, manejo de datos en tiempo real, etc., que a la larga se pueden convertir en procesos demasiado complicados para una soluci\u00f3n cl\u00e1sica, por lo que un enfoque cu\u00e1ntico se convertir\u00e1 en una gran alternativa. Hay que pensar de que el Physical Internet, del que ya he hablado en otro art\u00edculo, y que promete ser el motor definitivo de la optimizaci\u00f3n de la log\u00edstica mundial necesitar\u00e1 de una gran cantidad de proceso en tiempo real para ser operativo. La computaci\u00f3n cu\u00e1ntica puede ser la soluci\u00f3n definitiva para su implementaci\u00f3n.<\/p>\n<h3><strong>Simulaciones biom\u00e9dicas.<\/strong><\/h3>\n<p>Las computadoras cu\u00e1nticas ser\u00e1n capaces de crear, simular y modelar estructuras moleculares. Ya en la Universidad de Harvard en el 2012, se utiliz\u00f3 una computadora cu\u00e1ntica, D-Wave One, para resolver la forma en la que se pliegan algunas prote\u00ednas.<\/p>\n<p>https:\/\/www.dwavesys.com\/news\/harvard-researchers-use-d-wave-quantum-computer-fold-proteins<\/p>\n<h3><strong>Servicios financieros.<\/strong><\/h3>\n<p>La primera computadora cu\u00e1ntica comercial la D-Wave 2000Q, ha sido implementada por D-Wave, una compa\u00f1\u00eda respaldada por Goldman Sachs y Bezos Expeditions. Se trata de un sistema cu\u00e1ntico con 2.000 qubits y controles avanzados de funciones.<\/p>\n<p>Los sistemas podr\u00edan ser utilizados para la elaboraci\u00f3n de modelos financieros complejos y la gesti\u00f3n de riesgos dentro de la industria financiera. Podr\u00eda ayudar a encontrar nuevas formas de modelar datos financieros y en aislar factores de riesgo globales clave.<\/p>\n<p><iframe src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/qQmJRHwEvcw\" width=\"560\" height=\"315\" frameborder=\"0\" allowfullscreen=\"allowfullscreen\"><\/iframe><\/p>\n<h3><strong>Industria Qu\u00edmica.<\/strong><\/h3>\n<p>La industria qu\u00edmica, por ejemplo, puede trabajar para identificar un nuevo catalizador para fertilizantes que ayude a reducir emisiones de efecto invernadero y mejorar la producci\u00f3n mundial de alimentos. Esto requiere de modelaje de interacciones moleculares muy complejas para las computadoras cl\u00e1sicas, pero adecuadas para las computadoras cu\u00e1nticas. Son muchas las posibilidades con impacto significativo, que esta tecnolog\u00eda abre dentro del \u00e1rea de la qu\u00edmica.<\/p>\n<p><iframe src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/qarc7AA4-wM\" width=\"560\" height=\"315\" frameborder=\"0\" allowfullscreen=\"allowfullscreen\"><\/iframe><\/p>\n<h3><strong>Ciencia de los Materiales. <\/strong><\/h3>\n<p>La computaci\u00f3n cu\u00e1ntica ayudar\u00e1 en el avance de la ciencia de los materiales, creando nuevas alternativas y tecnolog\u00edas m\u00e1s verdes. Una aplicaci\u00f3n potencial es el desarrollo de los superconductores de alta temperatura, que permitir\u00edan la transmisi\u00f3n de energ\u00eda sin p\u00e9rdidas. Los nuevos descubrimientos facilitados por las computadoras cu\u00e1nticas ayudar\u00e1n a identificar materiales con las propiedades adecuadas para la superconductividad, un proceso muy complejo fuera del alcance de las computadoras comunes.<\/p>\n<p>+ Acerca de aplicaciones:<\/p>\n<p><iframe src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/MPo9iyFIwbw\" width=\"560\" height=\"315\" frameborder=\"0\" allowfullscreen=\"allowfullscreen\"><\/iframe><\/p>\n<p>Podr\u00e1 tomar varios a\u00f1os para que las computadoras cu\u00e1nticas alcancen su m\u00e1ximo potencial. Pero si estas m\u00e1quinas cumplen sus promesas, podr\u00edan transformar industrias enteras e impulsar la innovaci\u00f3n global. Algunas compa\u00f1\u00edas, como IBM y Google, afirman que podr\u00edamos estar cerca, ya que contin\u00faan agrupando m\u00e1s qubits y construyendo dispositivos m\u00e1s precisos.<\/p>\n<p>Aunque suene a largo plazo y existan puntos de vista contradictorios, en si es posible su desarrollo; no hay que olvidar que hace unos a\u00f1os se nos hac\u00eda imposible que hubiera coches sin conductor, que las pantallas m\u00f3viles pudieran doblarse o que la inteligencia artificial saliera de nuestras pantallas de cine a invadir el mundo real. El desarrollo de la innovaci\u00f3n va a marchas forzadas, existen a\u00fan barreras que cruzar, pero el tiempo dir\u00e1.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>En primer lugar, hay que decir que los computadores cu\u00e1nticos no son una simple&hellip;<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":3387,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[63],"tags":[],"yoast_head":"<!-- This site is optimized with the Yoast SEO plugin v20.2.1 - https:\/\/yoast.com\/wordpress\/plugins\/seo\/ -->\n<title>La computaci\u00f3n cu\u00e1ntica: claves, desaf\u00edos y aplicaciones.<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Los computadores cu\u00e1nticos no son una simple evoluci\u00f3n de los ordenadores actuales, son una tecnolog\u00eda completamente disruptiva, no tienen nada que ver.\" \/>\n<meta name=\"robots\" content=\"index, follow, max-snippet:-1, max-image-preview:large, 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