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¿Qué hace que las Computadoras cuánticas sea tan difícil de explicar?

¿Qué hace que la computación cuántica sea tan difícil de explicar?

Las Computadoras cuánticas

Computadoras cuánticas, tú podría haber escuchado, son súper-máquinas mágicas que pronto curarán el cáncer y el calentamiento global probando todas las respuestas posibles en diferentes universos paralelos, la tecnología ha progresado a dispositivos programables de 50 qubit que (en ciertos puntos de referencia artificiales) realmente pueden brindar las supercomputadoras más grandes del mundo una carrera por su dinero. Y al igual que en las criptomonedas, el aprendizaje automático y otros campos de moda, con el dinero han llegado los vendedores ambulantes.

Sin embargo, en los momentos de reflexión lo entiendo. La realidad es que incluso si eliminara todos los malos incentivos y la codicia, la computación cuántica aún sería difícil de explicar de manera breve y honesta sin las matemáticas. Como dijo una vez el pionero de la computación cuántica Richard Feynman sobre el trabajo de electrodinámica cuántica que le valió el Premio Nobel, si fuera posible describirlo en unas pocas frases, no habría valido un premio Nobel.

No es que eso haya impedido que la gente lo intente. Desde que Peter Shor descubrió en 1994 que una computadora cuántica podía romper la mayor parte del cifrado que protege las transacciones en Internet, el entusiasmo por la tecnología ha sido impulsado por algo más que la curiosidad intelectual. De hecho, los desarrollos en el campo generalmente se tratan como historias comerciales o tecnológicas más que como historias científicas.

Eso estaría bien si un reportero de negocios o tecnología pudiera decir con sinceridad a los lectores: «Miren, hay todo este material cuántico profundo bajo el capó, pero todo lo que necesita comprender es el resultado final: los físicos están a punto de construir computadoras más rápidas que revolucionarlo todo «.

El problema es que las computadoras cuánticas.

Sí, algún día podrían resolver algunos problemas específicos en minutos que (creemos) tomarían más tiempo que la edad del universo en las computadoras clásicas. Pero hay muchos otros problemas importantes para los que la mayoría de los expertos piensan que las computadoras cuánticas solo ayudarán modestamente, si es que lo harán. Además, aunque Google y otros recientemente hicieron afirmaciones creíbles de que habían logrado aceleraciones cuánticas artificiales, esto fue solo para puntos de referencia esotéricos específicos (aquellos que yo ayudó a desarrollar). Es probable que una computadora cuántica que sea lo suficientemente grande y confiable para superar a las computadoras clásicas en aplicaciones prácticas como descifrar códigos criptográficos y simular química esté todavía muy lejos.

Pero, ¿cómo podría una computadora programable ser más rápida solo para algunos problemas? ¿Sabemos cuáles? ¿Y qué significa una computadora cuántica «grande y confiable» en este contexto? Para responder a estas preguntas tenemos que profundizar.

Empecemos por la mecánica cuántica. (¿Qué podría ser más profundo?) El concepto de superposición es infamemente difícil de traducir en palabras cotidianas. Entonces, no es sorprendente que muchos escritores opten por una salida fácil: dicen que superposición significa «ambos a la vez», de modo que un bit cuántico, o qubit, es solo un bit que puede ser «tanto 0 como 1 al mismo tiempo». , ”Mientras que un bit clásico puede ser solo uno u otro. Continúan diciendo que una computadora cuántica alcanzaría su velocidad usando qubits para probar todas las soluciones posibles en superposición, es decir, al mismo tiempo o en paralelo.

Esto es lo que he llegado a considerar como el paso en falso fundamental de la popularización de la computación cuántica, el que conduce a todos los demás. Desde aquí es solo un salto corto hasta que las computadoras cuánticas resuelvan rápidamente algo como el problema del vendedor ambulante probando todas las respuestas posibles a la vez, algo que casi todos los expertos creen que no podrán hacer.

El caso es que, para que una computadora sea útil, en algún momento es necesario mirarla y leer un resultado. Pero si observa una superposición igual de todas las respuestas posibles, las reglas de la mecánica cuántica dicen que solo verá y leerá una respuesta aleatoria. Y si eso es todo lo que querías, podrías haber elegido uno tú mismo.