A medida que las nuevas tecnologías se desarrollan y ganan terreno, el público tiende a dividirse en dos grupos:los que creen que tendrán un gran impacto y crecerán, y los que no.
Lo primeros tienden a estar en lo correcto en lo que a tecnologías disruptivas se refiere, por lo que es crucial comprender cómo estas tecnologías futuras difieren del status quo para prepararse para su adopción en masa. Un escenario similar ocurrió con la creación del Bitcoin y el mundo criptográfico en general. Hasta la fecha ambos grupos siguen estando en continuo debate sobre las criptomonedas y si adopción mundial.
La computación clásica ha sido la norma durante décadas, pero en los últimos años, la computación cuántica ha seguido desarrollándose rápidamente dando claros indicios de sus virtudes y potencial.
La tecnología aún se encuentra en sus primeras etapas, pero ya dispone de usos existentes y muchos más potenciales en AI/ML, ciberseguridad, modelado y otras aplicaciones.
Podrían pasar años antes de la implementación generalizada de la computación cuántica. Eso es cierto pero quizás su masividad está más cercana de lo que muchos creen .
Diferencias entre la computación clásica y la computación cuántica
Las computadoras cuánticas generalmente deben operar en condiciones físicas más reguladas que las computadoras clásicas debido a la mecánica cuántica. Las computadoras clásicas tienen menos poder de cómputo que las computadoras cuánticas y no pueden escalar tan fácilmente. También usan diferentes unidades de datos: las computadoras clásicas usan bits y las computadoras cuánticas usan qubits.
Unidades de datos: bits y bytes frente a qubits
En las computadoras clásicas, los datos se procesan de forma binaria.
Las computadoras clásicas usan bits (ocho unidades de bits se conocen como un byte) como su unidad básica de datos. Las computadoras clásicas escriben el código de manera binaria como un 1 o un 0. En pocas palabras, estos 1 y 0 indican el estado de encendido o apagado, respectivamente. También pueden indicar verdadero o falso o sí o no, por ejemplo.
Esto también se conoce como procesamiento en serie, que es de naturaleza sucesiva, lo que significa que una operación debe completarse antes de que le siga otra. Muchos sistemas informáticos utilizan procesamiento paralelo, una expansión del procesamiento clásico, que puede realizar tareas informáticas simultáneas. Las computadoras clásicas también devuelven un resultado porque los bits de 1 y 0 son repetibles debido a su naturaleza binaria.
La computación cuántica, sin embargo, sigue un conjunto diferente de reglas. Las computadoras cuánticas usan qubits como su unidad de datos. Los qubits, a diferencia de los bits, pueden tener un valor de 1 o 0, pero también pueden ser 1 y 0 al mismo tiempo, existiendo en varios estados a la vez. Esto se conoce como superposición, donde las propiedades no se definen hasta que se miden.
Según IBM, “los grupos de qubits en superposición pueden crear espacios computacionales complejos y multidimensionales”, lo que permite cálculos más complejos. Cuando los qubits se enredan, los cambios en un qubit afectan directamente al otro, lo que hace que la transferencia de información entre qubits sea mucho más rápida.
En las computadoras clásicas, los algoritmos necesitan muchos cálculos paralelos para resolver problemas. Las computadoras cuánticas pueden dar cuenta de múltiples resultados cuando analizan datos con un gran conjunto de restricciones. Los resultados tienen una probabilidad asociada, y las computadoras cuánticas pueden realizar tareas informáticas más difíciles que las computadoras clásicas.
Poder de las computadoras clásicas vs. cuánticas
La mayoría de las computadoras clásicas funcionan con lógica booleana y álgebra, y la potencia aumenta linealmente con la cantidad de transistores en el sistema: los 1 y los 0. La relación directa significa que en una computadora clásica, la potencia aumenta 1:1 junto con los transistores en el sistema.
Debido a que los qubits de las computadoras cuánticas pueden representar un 1 y un 0 al mismo tiempo, la potencia de una computadora cuántica aumenta exponencialmente en relación con la cantidad de qubits. Debido a la superposición, la cantidad de cálculos que podría realizar una computadora cuántica es 2N, donde N es la cantidad de qubits.
Entornos operativos
Las computadoras clásicas son adecuadas para el uso diario y las condiciones normales. Piensa en algo tan simple como una computadora portátil estándar. La mayoría de las personas pueden sacar su computadora y usarla en un café con aire acondicionado o en el jardín de su casa durante un día soleado de verano. En estos entornos, el rendimiento no se verá afectado por usos normales como la navegación web y el envío de correos electrónicos durante períodos cortos de tiempo.
Los centros de datos y los sistemas informáticos más grandes son más complejos y sensibles a la temperatura, pero aún funcionan dentro de lo que la mayoría de la gente consideraría temperaturas “razonables”, como la temperatura ambiente. Por ejemplo, ASHRAE recomienda que el hardware de clase A1 a A4 permanezca entre 18 y 27 grados Celsius, o entre 64,4 y 80,6 grados Fahrenheit.
Sin embargo, algunas computadoras cuánticas deben residir en entornos físicos estrictos y fuertemente regulados. Algunos deben mantenerse en el cero absoluto, que es de alrededor de -273,15 grados Celsius o -459,67 Fahrenheit, aunque recientemente Quantum Brilliance desarrolló la primera computadora a temperatura ambiente.
El motivo de los entornos operativos fríos es que los qubits son extremadamente sensibles a las influencias mecánicas y térmicas. Las perturbaciones pueden hacer que los átomos pierdan su coherencia cuántica, esencialmente, la capacidad del qubit para representar tanto un 1 como un 0, lo que puede causar errores en los cálculos.
Imagen: https://spectrum.ieee.org/
