Computación Cuántica: El Qubit

Para entender la computación cuántica se hace necesario primero conocer al bit que en la    computación clásica es la cantidad de informacion que tenemos al determinar cual de dos posibilidades nos quedamos. Así si podemos elegir entre un 1 y un 0, tendremos un bit.  Cada elemento de la memoria del ordenador actual es un bit, que tiene el valor 1 o el valor 0.El ordenador realiza todas sus operaciones haciendo operaciones sobre estos unos o ceros,  desde sumar 2+2 hasta reproducir un DVD.       Sin embargo, en la  computacion cuantica la unidad de memoria no es el bit, sino el qbit. El qubit es un sistema cuántico con dos estados propios. Se trata entonces de un sistema que sólo puede ser descrito correctamente mediante la mecánica cuántica, y en el que, aunque puede estar en un continuo de estados, al medir cualquier propiedad observable, sólo son posibles dos resultados, con una probabilidad determinada por el peso del estado propio correspondiente en la función de ondas que describe el sistema.

Matemáticamente, puede describirse como un vector de módulo unidad en un espacio vectorial complejo bidimensional. Los dos estados básicos de un qubit son |0> y |1>, que corresponden al 0 y 1 del bit clásico (se pronuncian: ket cero y ket uno). Pero además, el qubit puede encontrarse en un estado de superposición cuántica (también denominado estado qubital puro) combinación de esos dos estados (). En esto es significativamente distinto al estado de un bit clásico, que puede tomar solamente los valores 0 o 1.

Es así como al qubit no se le puede asociar los valores 1 y 0 sino las probabilidades que este tenga de ser 1 o ser 0.

¿Y qué utilidad tiene todo esto?

Al utilizar los bits sólo podemos hacer operaciones sobre 1s y 0s, mientras que el estado de un qubites verdaderamente x|0> + y|1>, ni cero ni uno. Y eso significa que, mientras no midamos el  estado de un qbit, al hacer operaciones sobre el (a ciegas), no estamos haciendo simples  operaciones sobre unos o ceros, sino sobre todas sus infinitas combinaciones.

Los especialistas estan solo empezando a darse cuenta, y de momento son pocos los algoritmos (o programas de ordenador, si quereis) que se han desarrollado utilizando este nuevo tipo de lógica que permiten los qbits. Ciertamente, la ganancia que seconseguiría para algunos usos sería nula o inapreciable. 

Pero ya se han desarrollado algunos algoritmos cuanticos muy interesantes como 

aquellos  que permiten encriptar datos (actividad de suma importancia en

 sistemas bancarios y de información) y desencriptarlos con mayor velocidad 

( en teoría una computadora cuántica podría desencriptar en 20 minutos la 

misma informaciónque una computadora actual tardaría 100 años en desencriptar). 

  Otro ejemplo de algoitmo cuantico, brevemente, es el algoritmo de Grover. Con este algoritmo, buscar un elemento en una base de datos, en vez de llevarnos un tiempo proporcional al numero de  proporcional al número de elementos en la base de datos, nos costaría sólo la raíz cuadrada de este número. En una base de datos con un millón de elementos, nuestras búsquedas serían aproximadamente mil veces más rápidas.  En resumen, se puede decir que la computación cuántica será la base de los ordenadores del futuro y que esta traerá una gran cantidad de mejoras a la computación.   
Acá dejo un video que permitirá una mayor comprensión del tema.

Fuente