Tots hem escoltat alguna vegada les paraules ordinador quàntic, però generalment molt pocs saben que es tracta realment. A molts el primer que se'ls ve a la ment, és un ordinador personal molt potent, capaç de realitzar qualsevol tasca però a màxima velocitat, però no es tracta d'un simple ordinador súper potent, És molt més que això.
Encara que es tracta de màquines totalment fora de l'abast de al públic general, Generen molta curiositat. En aquest article expliquem el que és un ordinador quàntic i perquè s'usa generalment i quins són els fenòmens quàntics en els quals es basa la seva potència.
Què és un ordinador quàntic?
Els ordinadors quàntics són màquines mastodòntiques que aprofiten alguns fenòmens de la mecànica quàntica per aconseguir grans augments de potència de processament. Els ordinadors quàntics són capaços de deixar a l'altura de el betum a qualsevol super ordinador de sobretaula tradicional. Una cosa que se sol denominar com supremacia quàntica.
Això vol dir que tots acabarem tenint un ordinador quàntic a casa per navegar per internet o jugar a videojocs? Rotundament no. Les màquines clàssiques seguiran sent la solució habitual tant per solucionar els nostres problemes i en la qual basar el nostre oci interactiu. També la més econòmica.
Els ordinadors quàntics prometen ser un impuls per a diversos camps d'avanç tecnològic, com poden ser la ciència, la medicina o genètica. Algunes empreses ja els estan començant a utilitzar per desenvolupar els seus nous productes, Com poden ser noves matèries més lleugeres i duradores per a substituir per complet el combustible tèrmic.
Com funciona un ordinador quàntic?
aquestes màquines no basen la seva potència en un maquinari convencional, Com el que ens podem trobar en els nostres ordinadors domèstics, no es tracta de targetes gràfiques i processadors a gran escala, va molt més d'això, tant en quantitat com en complexitat. El secret de el poder d'un ordinador quàntic rau en la seva capacitat per generar i manipular els bits quàntics o qubits.
Què és un Qubit?
Els ordinadors tradicionals utilitzen bits, megabytes, gigabits .... Un flux de polsos elèctrics o òptics que representen uns i zeros. Tot el món virtual des d'un correu electrònic, un web o una pel·lícula que veiem en línia, són essencial d'una llarga cadena de zeros i uns.
Els ordinadors quàntics utilitzen qubits, partícules subatòmiques com electrons o fotons. L'enfocament d'algunes companyies com Google es basa en circuits superconductors refredats a temperatures més baixes que l'espai profund. Altres atrapen àtoms individuals en camps electromagnètics en un xip de silici, en una cambra de buit. En tots dos casos l'objectiu és aïllar els cúbits a un estat quàntic controlat.
Els qubits tenen algunes propietats peculiars, que aconsegueixen que un grup d'ells sigui capaç de donar molta més potència de processament que la mateixa quantitat de bits binaris. Les més importants es denominen la superposició i entrellaçament quàntic.
Què és la superposició quàntica?
La superposició quàntica ocorre en la naturalesa, quan una partícula elemental posseeix simultàniament dues o més estats, com passa amb els fotons, que poden romandre en dos llocs diferents a el mateix temps, una cosa inimaginable en el món físic ordinari.
Aquesta propietat s'observa també en altres partícules com ho són els electrons o els neutrons, en els àtoms o fins i tot en petites molècules. Aquest recorregut ha portat els científics a preguntar on hi ha la frontera entre el món quàntic i el que anomenem món real, quan una partícula deixa de ser quàntica i se sotmet a lleis físiques conegudes.
Gràcies a aquest fenomen, un ordinador quàntic amb diversos qubits en superposició pot arribar a una gran quantitat de possibles resultats de forma simultània.
entrellaçament quàntic
Es poden generar parelles de qubits «entrellaçats», per la qual cosa tots dos existeixen en un mateix estat quàntic. Canviar l'estat d'un dels qubits alteraria instantàniament l'estat de l'altre d'una manera predictible, això succeeix fins i tot si aquestes separats a llarga distància.
No se sap amb certesa com funciona o per que ho fa realment l'entrellaçament quàntic. Una cosa que va ser capaç de desconcertar el mateix Albert Einstein, qui ho descriuria com «una esgarrifosa acció a distància». L'entrellaçament és vital perquè els ordinadors quàntics adquireixin el seu gran poder. En un ordinador convencional, duplicar el nombre de bits duplica la seva capacitat de processament. En el cas d'un ordinador quàntic, afegir qubits addicionals produeix un augment exponencial de la seva capacitat.
Aquestes màquines aprofiten els qubits entrellaçats en una mena de cadena margarida quàntica per realitzar les operacions. La capacitat de les màquines per accelerar els càlculs amb els algoritmes quàntics especialment dissenyats són la raó perquè generin tanta expectació.
Però no tot és excepcional pel que fa a ordinadors quàntics es refereix, ja que aquests són molt susceptibles a errors, A causa de la descoherencia computacional.
la descoherencia
Això és un fenomen que provoca que el comportament quàntic decaigui i finalment desaparegui a causa la interacció dels qubits amb el seu entorn, ja que el seu estat quàntic és molt fràgil. Una lleu vibració o un canvi de temperatura pot provocar que aquests surtin de la superposició abans que la tasca s'hagi conclòs. Per això els qubits solen ser emmagatzemats en unes neveres i càmeres de buit a molt baixa temperatura.
L'ordinador quàntic de Google
Google no ha volgut quedar-se enrere pel que fa a tecnologia quàntica, el gegant nord-americà ha desenvolupat un ordinador quàntic capaç de realitzar un càlcul en 200 segons, que en un super pc tradicional hauria portat deu mil anys. Per això proclama que els ordinadors quàntics són el futur immediat. Encara que la seva competència IBM no acaba d'estar d'acord.
Uns investigadors neutrals mostren que l'ordinador quàntic de google, havia de realitzar un càlcul de nombres aleatoris que només podria tenir èxit si tots els components de l'ordinador estiguessin funcionant en perfecta harmonia.
Google no pensa quedar-se enrere en aquesta cursa i per això promet invertir molt més capital en aquesta tecnologia. Tractant de Google podem intuir que així serà, encara que IMB no pensa quedar-se de braços creuats ja que actualment la majoria dels seus recursos s'estan dedicant a millorar aquesta tecnologia. El temps dirà si Google és capaç per si sola de desenvolupar la supremacia quàntica o necessités unir-se a la seva competència.
Es tracta d'una tecnologia que ens pot beneficiar a tots, en el desenvolupament de medicines capaços de guarir malalties incurables fins al moment.