Qué son las computadoras cuánticas y por qué serían la tecnología más cara del mundo

Para la mayoría de los usuarios, el contacto diario con la tecnología se limita a computadores normales, smartphones y dispositivos similares, quedando la computación cuántica como un concepto lejano, casi sacado de una obra de ciencia ficción.

Pocas personas son conscientes de los desafíos y costos asociados al desarrollo y operación de estos computadores cuánticos, cuyo potencial para cambiar el mundo es tan vasto como la inversión necesaria para hacerlos realidad. Basta decir que aquellos que cuentan con la menor capacidad llegan a costar 8.700 dólares.

¿Qué son las computadoras cuánticas?

Las computadoras cuánticas son dispositivos tecnológicos avanzados que utilizan las propiedades de la mecánica cuántica para realizar operaciones de cálculo. A diferencia de las computadoras clásicas, que usan bits en estados definidos de 0 o 1 para procesar información, las computadoras cuánticas emplean qubits.

Un bit es la unidad más básica de información en la computación y en la teoría de la información. Su nombre proviene de la contracción en inglés de “binary digit” (dígito binario). Un bit solo puede tener uno de dos valores posibles, comúnmente representados como 0 o 1.

Imagina que quieres almacenar la información sobre si una lámpara está encendida o apagada usando una computadora. Con un bit, puedes representar estos dos estados. Si asignamos el valor 0 para indicar que la lámpara está “apagada” y el valor 1 para decir que está “encendida”, solo necesitaríamos ese único bit para almacenar esa información.

Imagina que estás tratando de encontrar la ruta más rápida entre dos puntos en un mapa que tiene múltiples caminos posibles. En una computadora tradicional, este problema podría requerir que se analice cada ruta por separado, una tras otra, para determinar cuál es la más rápida.

Con una computadora cuántica, gracias a los qubits y su capacidad para existir en múltiples estados simultáneamente gracias a la superposición, podrías evaluar varias rutas al mismo tiempo.

Si representamos cada posible camino como un estado diferente de un sistema de qubits, una computadora cuántica con un número adecuado de qubits podría procesar todos estos estados paralelamente.

¿Por qué son tan costosas las computadoras cuánticas?

Los qubits en sí mismos, como concepto o unidades de información en computación cuántica, no tienen un valor económico directo asignable de la misma manera que los bienes físicos o las monedas.

Sin embargo, el desarrollo, la producción y la implementación de tecnologías de qubits y computadoras cuánticas involucran considerables inversiones económicas y tienen un valor económico significativo.

Para que te hagas una idea, la empresa china SpinQ Technology inventó una mini computadora cuántica que tiene dos qubits y cuesta 8.700 dólares.

Además del desarrollo y producción de qubits, existen varios factores que contribuyen al elevado costo de las computadoras cuánticas:

• Refrigeración Extrema: Las computadoras cuánticas requieren un entorno de temperatura extremadamente baja, cercano al cero absoluto (-273.15°C), para funcionar correctamente. Esto se debe a que los qubits son altamente susceptibles a la interferencia del entorno, y cualquier tipo de fluctuación térmica puede alterar su estado.
• Aislamiento contra interferencias: Para preservar la coherencia cuántica de los qubits y evitar la decoherencia (pérdida de la información cuántica), las computadoras cuánticas necesitan estar aisladas de cualquier tipo de interferencia ambiental, como campos magnéticos, radiación y vibraciones.
• Investigación y Desarrollo (I+D): La computación cuántica es un campo en la frontera del conocimiento científico y tecnológico. Requiere inversiones masivas en I+D para explorar, entender y avanzar en la física subyacente, así como para diseñar y construir las arquitecturas de computadoras cuánticas. Los costos de I+D son sustanciales, incluyendo no solo el desarrollo de hardware, sino también de algoritmos y software cuánticos.

¿Cuál es el futuro de las computadoras cuánticas?

El valor económico de los qubits radica en su capacidad para habilitar computadoras cuánticas que, teóricamente y en un futuro, podrían resolver problemas complejos mucho más rápido que las computadoras clásicas.

Las computadoras cuánticas podrían llegar a tener diversas aplicaciones en áreas como la criptografía, la optimización de sistemas, el desarrollo de nuevos materiales y medicamentos a través de simulaciones moleculares precisas, entre otros, que pueden tener enormes implicaciones económicas y sociales.