¿Cómo funciona un ordenador cuántico?
El funcionamiento de un ordenador cuántico es similar al de cualquier ordenador actual: se recibe información codificada en bits y se realizan operaciones sobre ellos siguiendo un algoritmo para resolver un problema.
La gran diferencia radica en que los bits son cuánticos y pueden estar en estados superpuestos, predichos por la física cuántica y demostrados en los laboratorios. Mientras que un bit habitual puede ser o 0 o 1, el bit cuántico puede estar en la superposición de0y1alavez.
Si durante la ejecución de un algoritmo calculamos el valor de una función sobre esta superposición, obtenemos a la salida la superposición de los dos posibles resultados de la función sobreel0yel1.Es como si la función se ejecutara de manera paralela sobre los dos valores del bit, lo que se conoce como paralelismo cuántico.
Este efecto permitiría realizar cálculos de manera muy eficiente. Des afortunadamente, la situación no es tan bonita, ya que en el último paso de la computación debemos leer el resultado del algoritmo a través de una medida. Y es bien sabido que las medidas destrozan las superposiciones cuánticas. ¿Hemos vuelto al punto de partida entonces? No. La astucia consiste en diseñar algoritmos que exploten el paralelismo cuántico sin que la medida afecte de manera total a la ganancia adquirida a través de las superposiciones.
En esta sutileza, en el saber cómo sacar ventaja de las superposiciones minimizando el efecto de la medida, radica la ventaja del ordenador cuántico a la hora de resolver problemas. No está claro cuándo esta ganancia existe, pero sabemos de varios problemas donde lo hace, siendo el más conocido el de factorización. La pregunta principal sigue por tanto abierta: ¿qué problemas pueden ser resueltos de manera más eficiente en un ordenador cuántico?