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¿Qué es la computación cuántica? | Diferencias con la programación binaria

La computación cuántica está llamada a revolucionar lo que hoy entendemos por informática. Sin embargo, aún está en una fase muy primaria, en la que los investigadores y desarrolladores están explorando cómo y en qué medida nos puede ser útil, perfeccionando sus virtudes y resolviendo las dificultades que entraña este sistema. Se trata, sin duda, de un tema muy complejo, pero en las siguientes líneas tratamos de arrojar algo de luz.

Cómo es la informática clásica

La primera cuestión que debemos explicar brevemente es en qué consiste la informática clásica, y eso nos llevará a comprender sus diferencias con la computación cuántica. Entendemos por informática clásica la que emplea programación binaria, cuya unidad básica de información es el bit. Como quizás sepas, el bit solo puede tener un valor al mismo tiempo: 1 o 0. Y mediante la combinación de millones de bits en cualquiera de esos dos estados, un ordenador convencional puede realizar todas las operaciones para las que ha sido fabricado.

En la actualidad, todo lo que entendemos por ‘mundo digital’ o ‘sociedad de la información’ se basa en la informática clásica a base de programación binaria. Y para poder dedicarse de manera profesional a ello, resulta imprescindible formarse bien. Por ejemplo, por medio de la FP de Informática (Titulación Oficial) que ofrece Linkia FP: Desarrollo de Aplicaciones Web, Administración de Sistemas Informáticos, etc.

Qué es la computación cuántica

Este tipo de computación se llama así porque aplica a la informática las leyes de la física cuántica. Por ejemplo, toma como referencia el cuanto, la unidad o ‘paquete’ en que se libera la energía. 

Una de las premisas básicas que emplea la computación cuántica, ‘inspirándose’ en las leyes cuánticas, es la idea de la superposición: un valor puede tener un estado de 1 o 0… o 1 y 0 al mismo tiempo, en distinta proporción. 

Dicho de manera coloquial: en computación cuántica podemos tener un 1 por completo y un 0 por completo, pero también un valor cuyo estado sea un 1 al 80% y un 0 al 20%, por ejemplo. Y todo ello ya no se expresa en bits, sino en cubits (o qubits o bits cuánticos).

A esta premisa de la superposición de valores se añade otra fundamental: el entrelazamiento. Según ello, aunque las relaciones entre esos valores pueden ser variables, también pueden mantenerse fijas y estables entre sí.

¿Y qué implicaciones tienen estas ideas de la superposición y entrelazamiento? Muchas, pero la principal de todas ellas es que, gracias a esta multiplicidad de estados, se multiplica exponencialmente la cantidad de operaciones simultáneas que se pueden hacer.

Diferencias entre computación cuántica y programación binaria

Las diferencias entre la computación cuántica y la programación binaria son numerosísimas. De hecho, las computadoras de uno y otro sistema prácticamente no se parecen en nada, más allá de que son máquinas artificiales que deben ser programadas por las personas para realizar sus operaciones. En cualquier caso, este es un listado de diferencias evidentes que podemos enumerar:

  • La programación binaria puede usarse para tareas cotidianas y también para tareas complejas del ámbito científico, empresarial, etc. Sin embargo, la computación cuántica, por el momento, no es funcional para realizar tareas cotidianas y solo está pensada para realizar operaciones de gran envergadura y complejidad. Por ejemplo, las relacionadas con la ciberseguridad o el big data
  • Las computadoras de ambos sistemas tienen un aspecto muy distinto. Todos sabemos cómo es un ordenador clásico, con su CPU, memoria RAM y el resto de componentes de hardware que propician su funcionamiento y manejo. Pero una computadora cuántica, por extraño que parezca, no tiene memoria ni procesador ni pantalla ni nada parecido. En realidad, es un cubículo perfectamente sellado (normalmente de grandes dimensiones) en cuyo interior hay una estructura metálica en forma de campana con un gran entramado de cables y un grupo de cubits sobre los que se opera, manejándose desde ordenadores convencionales externos.
  • La computación cuántica es muchísimo más sensible a las incidencias, y ese podría considerarse su gran talón de Aquiles. Para que una computadora cuántica opere de manera correcta, debe mantener unas condiciones ambientales muy específicas… y muy difíciles de cumplir en lugares no adaptados a ello. Por ejemplo, una temperatura próxima a -273 ºC, sin prácticamente presión atmosférica y aislada del campo magnético terrestre y de los agentes externos. De lo contrario, los átomos que forman parte de su mecanismo dejarían de estar quietos y podrían colisionar entre sí e interferir en la superposición de los estados, provocando errores críticos en la información procesada

Presente y futuro de la computación cuántica

Mucho se ha avanzado en los últimos años sobre la computación cuántica, mejorando el funcionamiento de estas computadoras e incluso desarrollando modelos de ‘sobremesa’. En ello se han implicado empresas tradicionalmente muy involucradas en el desarrollo de esta tecnología, como IBM, y también gigantes tecnológicos actuales, como Google.

Pero su utilización en el mundo ‘real’ aún queda muy lejana, pues los prototipos son muy primarios y los inconvenientes de su sensibilidad a las condiciones ambientales reducen mucho su aplicación práctica.

Por otro lado, parece claro que la aplicación de la computación cuántica quedará circunscrita a ámbitos muy específicos de nuestro mundo que, por su complejidad, necesitan de equipos informáticos súper potentes. Hablamos, por ejemplo, de la investigación médica y de ADN que permita desarrollar nuevos fármacos, o bien el mundo de las finanzas a gran escala.

Pero, sobre todo, la computación cuántica parece postularse como una poderosa aliada de la ciberseguridad, como ya ha quedado demostrado con algunos desarrollos de encriptación de datos, como es el llamado Quantum Key Distribution (QKD).

 

En cualquier caso, la computación cuántica está en una fase tan inicial que aún no forma parte de los planes de estudio de los itinerarios formativos en informática. De hecho, quienes tienen la suerte de dedicarse a ello profesionalmente llegan a ella a través de cursos de postgrado y proyectos de investigación de muy difícil acceso.