Los ordenadores cuánticos son cada vez más una realidad, pero ¿qué son los ordenadores cuánticos? ¿Por qué son necesarios? ¿En qué se diferencian de los ordenadores actuales? Los ordenadores han ido evolucionando en estos últimos 30 años y cada vez son ordenadores más potentes y más rápidos. ¿Esto cómo ha sido posible?

Gracias a que los transistores, los procesadores y elementos que componen los ordenadores son cada vez más pequeños. Son más potentes porque al ser más pequeños se puede almacenar más información en el mismo espacio y son más rápidos porque la información que transmiten las partículas tiene que recorrer menos espacio. Por lo tanto, hacer las cosas más pequeñas es lo que ha permitido esta evolución. Sin embargo, esto tiene un límite, no se puede hacer algo infinitamente pequeño. Se estima que el límite se alcanzará en unos 20 años cuando la información se almacene en un solo átomo. Cuando lleguemos ahí, los ordenadores no se podrán utilizar como lo hacemos actualmente.

Es entonces donde entra en juego la física cuántica. Juan Ignacio Cirac, director de la División Teórica del Instituto Max-Planck de Óptica Cuántica en Alemania, explica que cuando estemos en el límite del átomo no será ningún problema, ya que las leyes de la naturaleza cambian y se imponen las leyes de la física cuántica, teoría que describe el mundo microscópico.

Pero, ¿qué caracteriza a las partículas cuánticas? El sueño de muchos de nosotros es poder estudiar, ver películas, cocinar, leer…etc., todo a la vez. Esto nos permitiría ahorrar mucho tiempo. Por desgracia, nosotros no podemos estar en varios estados simultáneamente. Sin embargo, en el mundo microscópico, las partículas como los fotones, los electrones y los átomos aislados sí tienen esta capacidad. Para entender mejor este concepto vamos a poner un ejemplo:

Imaginemos que una de estas partículas es un balón en un campo de futbol. Según las leyes de la cuántica, esta partícula se encuentra en muchos estados a la vez, es decir, en muchas posiciones de forma simultánea. Sin embargo, cuando la miramos sólo la vemos en una de las posiciones. Si dejamos de observarla vuelve a estar en diferentes posiciones al mismo tiempo. Y si volviéramos a mirar observaríamos la partícula en un lugar diferente al anterior.

Esta propiedad de las partículas, conocida como superposición, se aprovecha en los ordenadores cuánticos. Gracias a que sus componentes pueden estar en diferentes estados simultáneamente, son capaces de realizar multitud de operaciones a la vez, en el tiempo en el que un ordenador convencional invierte en hacer una única operación. ¿Cómo consiguen los ordenadores cuánticos hacer múltiples operaciones? Sabemos que los ordenadores convencionales almacenan y procesan la información gracias al lenguaje binario de unos y ceros, más conocido como los bits de información. Cuando hablamos de partículas cuánticas, no sólo tenemos un cero o un uno, sino que puede ser cero y uno simultáneamente, a estos elementos se les conoce como qubits. Por lo tanto, una misma partícula puede hacer dos cosas a la vez. Esto es lo que da potencia a los ordenadores cuánticos. Si tenemos un montón de estos bits cuánticos, se pueden hacer muchos cálculos en paralelo mientras que los ordenadores actuales trabajan de forma secuencial, es decir, una operación tras otra.

“Un solo ordenador cuántico equivale a un número gigantesco de ordenadores convencionales” Juan Ignacio Cirac.

Algunas de las ventajas que presentarían estos ordenadores son:

• El ordenador cuántico incluye al ordenador clásico. Y servirá para lo mismo que un ordenador clásico, con la diferencia de que algunas cosas las hará infinitamente mejor.
• Encriptar información de forma más segura gracias a la gran capacidad de computación. Esta gran capacidad sólo es posible si no observamos ni medimos las partículas. Los datos confidenciales se esconden en una clave basada en muchos estados superpuestos. Si un espía tratara de interceptar el mensaje, sólo vería uno de los estados y le sería imposible descifrar la clave. 
• También pueden ser de gran ayuda para descifrar claves, al no tener que ir localizando uno por uno los caracteres que componen una contraseña.
• En el ámbito científico, estos ordenadores pueden servir para secuenciar genomas o hacer estudios de química cuántica, lo que puede resultar muy útil de cara a la creación de nuevos medicamentos.

No cabe duda de que esto supone una gran revolución en el procesamiento y transmisión de información. Aunque para construir un ordenador cuántico se tienen que dar una serie de requisitos que hoy por hoy no tenemos. En primer lugar, hay que ser capaces de controlar y dominar el mundo microscópico, el mundo atómico. “Hay que ser capaces de coger átomos y colocarlos en lugares concretos…”  y esto es muy difícil, por ello, los físicos cuánticos están trabajando en “domesticar” estas partículas. Actualmente, ya existen ordenadores cuánticos construidos aunque de momento se trata únicamente de prototipos.  Si se continúa con tales avances ¿Os podéis imaginar qué nos depara el futuro?