COMPUTACIÓN CUÁNTICA por el Prof. Dr. D. Alberto Requena Rodríguez, académico numerario

 

En 1982  Richard Feynman, uno de los físicos más famosos del siglo XX, propuso emplear un dispositivo de cálculo mecanocuántico para simular la dinámica de muchos cuerpos, tarea cuya complejidad crece exponencialmente con el número de partículas, y resulta intratable con los métodos  y medios de cálculo actuales (clásicos), dando origen a la computación cuántica.

Se trata de aplicar las ideas más fundamentales de la mecánica cuántica para establecer los principios de la computación cuántica. No se trata de usar la teoría cuántica para conocer el mundo físico, sino explotar el comportamiento cuántico del mundo físico como una nueva vía para codificar y procesar información. El portador fundamental de información clásico es el bit (binary digit), que se describe por su estado 0 ó 1; el cuántico es el qubit (quantum binary digit), que se describe por su estado cuántico, que corresponde no sólo al 0 y 1 del bit clásico, sino a un conjunto continuo de otros posibles estados que comprenden a ambos, 0 y 1, en distintas proporciones, y que se denominan superposiciones. Al combinar varios qubits se obtienen los estados entrelazados (según Schrödinger lo más genuino de la Mecánica Cuántica), que se comportan como conectados, incluso a distancia, de forma que una medida da información de ambos. El espín electrónico o nuclear, niveles atómicos o moleculares o la polarización de un fotón son ejemplos de soportes de qubits.

La construcción de un ordenador cuántico requiere: un sistema físico con qubits bien caracterizados, fáciles de inicializar (puesta a cero), con tiempos de decoherencia muy grandes, puertas lógicas universales, que se puedan medir los resultados específicos de un qubit y que, en conjunto, constituya un sistema perfectamente aislado y escalable. Hay, por el momento, pocos sistemas físicos que cumplan todos los requisitos, aunque hay tres tipos que cumplen la mayoría de ellos: resonancia magnética nuclear (hasta con 5 qubits), pero es muy dudoso que se consiga la superposición de estados y que no sea, tan sólo, un remedo clásico; sólidos de superconductores y puntos cuánticos (un solo qubit), cuya dificultad es el aislamiento y ópto-cuánticos en los que los qubits son átomos o moléculas y se manipulan con láseres (hay de dos y tres qubits).

Nuevos objetivos, nuevas ideas, nuevas formas, nuevos planteamientos y nuevos procedimientos para la computación, como requiere, canónicamente, una innovación. Las máquinas que sigan las leyes de la mecánica cuántica tendrán más potencia de cálculo que las clásicas. No es para hoy, ni para mañana, pero forma parte de un futuro que algunos disfrutarán.