Las Computadoras Cuánticas (CC)

La irrupción en el mercado de las Computadoras Cuánticas hará posible, en un futuro no lejano, incrementar extraordinariamente el conocimiento, con alta precisión, de la estructura electrónica y de la evolución físico/ química de sistemas más grandes y de mayor complejidad, hasta el momento inabordables con las técnicas computacionales actuales. 

Bibliografía:

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Para conseguir estos objetivos, es necesario perfeccionar el complejo proceso constructivo y el funcionamiento de las computadoras cuánticas, que ya han comenzado a construirse, y solventar la problemática que actualmente plantea la computación cuántica que, por el momento, impide su implantación a gran escala, hasta llegar a la llamada hegemonía cuántica, que puede estar cerca ( ¿en el año 2022? ).

La problemática que plantea la computación cuántica está centrada en conseguir que las (CC) trabajen en modo realmente cuántico y tengan un funcionamiento estable, durante el tiempo necesario para poder ejecutar un algoritmo cuántico completo.

El mantenimiento de un funcionamiento cuántico estable, es el obstáculo que es necesario superar, para implantar definitivamente la computación cuántica.

El funcionamiento en modo cuántico total de una (CC) se produce, cuando los fenómenos cuánticos (1) de Superposición y (2) de Entrelazamiento de los estados cuánticos de las partículas subatómicas, se establecen simultáneamente, dentro de el conjunto de los qubits instalados en las (CCs).

Los qubits son las unidades básicas que constituyen el bloque fundamental que almacena la enorme información cuántica generada. Ésta información la transmiten los qubits siguiendo los principios de la física cuántica que fluye a través de los qubits, a velocidades cuánticas (a la velocidad de la luz); éstas fabulosas velocidades cuánticas se establecen, cuando se producen, simultáneamente, la Superposición Cuántica(SC) y el impresionante y enigmático fenómeno del Entrelazamiento Cuántico(EC) (quantum entanglement).

Bibliografía:

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Las (CC) utilizan átomos y partículas subatómicas como sistemas físicos; los qubits tienen una propiedad específica muy útil que es la superposición cuántica, que les permite tener varios valores al mismo tiempo.

La teórica potencialidad de las (CCs) podría concretarse en que: las computadoras cuánticas podrían realizar cálculos en un segundo, que los súper-ordenadores actuales tardarían millones de años en resolver.

 

La Superposición de los Estados Cuánticos

Los bits de los ordenadores clásicos guardan solo un bit de información (0) ó (1); sin embargo, los qubits pueden estar en ambos estados diferentes al mismo tiempo y también en estados intermedios, puesto que los electrones pueden estar en muchos sitios a la vez. Este comportamiento se denomina Superposición de los estados cuánticos. Los qubits pueden estar en superposición de estados, de modo que cada qubit puede representar, al mismo tiempo, ambos estados (0) y (1) o un estado intermedio. La superposición cuántica permite a las (CC) realizar operaciones utilizando muchos valores de una sola vez. Una partícula cuántica puede estar en una superposición de todos sus estados clásicos posibles. 

Para que se mantenga la superposición quántica, las funciones de onda de los dos estados superpuestos tienen que ser coherentes; el mantenimiento de la coherencia cuántica es esencial para que se produzca el comportamiento cuántico; sin embargo, el mantenimiento del principio cuántico de la superposición está amenazado, por sus posibles interferencias con el medio en el que se realiza, pudiendo llegar a colapsarse las funciones de onda generadas e interrumpirse la superposición cuántica. El principio de la superposición cuántica se origina como consecuencia del carácter lineal de la ecuación de Schrodinger.

 

Figura 7: 
Representación del qubit en la esfera de Bloch (tomada de las imágenes de internet); 


Figura 8:
La Superposición de los Estados Cuánticos, Owais Najam 2016; 

Bibliografía:

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