Hace unos días, zascandileando por ahí (internet) en pos de cosas cuánticas, me encontré con los cristales cuánticos. ¡Vaya!¡Seguro que dentro de poco vamos a encontrar agua cuántica, pulseras cuánticas (a buen precio) o hamburguesas idem!
Pero resulta que lo de los cristales va en serio e incluso que tenemos en Granada un grupo en punta de investigación. ¿Pero, qué son estos cristales? También llamados cristales del tiempo, son auténticos transgresores de las leyes de nuestro mundo clásico: pueden cambiar de fase en intervalos regulares, rompiendo así la simetría temporal y sin invertir nada de energía en el proceso. Se cargan además el segundo principio de la termodinámica (entropía…) y no se pueden encuadrar en ninguno de los estados de agregación de la materia conocidos: materia sólida, líquida, gaseosa o plasmática.
Y un grupo científico internacional ha usado el ordenador cuántico de Google para intentar crear uno de estos cristales…
Un lío de lo más sugestivo. Con ánimo de ayudar a sentar las bases para entender algo sobre la invasión de cosas cuánticas, he consultado con mi amigo ChatGPT -que todo lo sabe- sobre el serio tema de la computación clásica versus computación cuántica, que es prólogo de todo lo demás. Me ha ayudado a pensar en qué hay que centrarse para entender algo más sobre la nueva estrella mediática: la “computación cuántica”. Vamos allá.
Computación clásica y computación cuántica son dos formas radicalmente distintas de afrontar la tarea del procesamiento de información. En la computación clásica se procesa la información en base a la lógica booleana y se usan circuitos eléctricos. En un ordenador clásico las unidades de información son los bits (BIT=Binary digIT), que solo pueden valer 0 ó 1. Cada bit puede ser manipulado por operaciones lógicas con las que se construyen las operaciones de más alto nivel (sumar, mutiplicar, contar, etc.).
Por otro lado, la computación cuántica se basa en los principios de la física cuántica, donde no hay bits sino cubits o qubits (quantum bits). A diferencia de los bits clásicos, que solo admiten dos valores, los qubits pueden estar en múltiples estados a la vez, lo que se conoce como superposición cuántica. Además, los qubits pueden estar entrelazados, lo que significa que están conectados entre sí de una manera que no tiene paralelo computación clásica.
La superposición cuántica y el entrelazamiento permiten a las computadoras cuánticas procesar enormes cantidades de información simultáneamente, lo que las hace potencialmente mucho más poderosas que las computadoras clásicas, aunque no para todo tipo de problemas. No hay ni que decir que la programación de este tipo de máquinas es muy diferente y mucho más compleja que la programación clásica. En cualquier lenguaje de programación clásica (aunque se pueden definir líneas paralelas y simultáneas) hay una secuencia de instrucciones que se ejecutan una tras otra. En la programación cuántica nos podemos apoyar en algoritmos cuánticos de nueva creación que aprovechen la superposición y el entrelazamiento para procesar más eficientemente la información. En lugar de trabajar con bits y bytes, los programadores cuánticos trabajan con operadores cuánticos, gestores en este ámbito de las operaciones lógicas utilizadas en la programación clásica.
La superposición es una propiedad que indica que un sistema cuántico puede estar en múltiples estados al mismo tiempo. Por ejemplo, si consideramos el caso de un electrón en un átomo, en la mecánica clásica estaría en una posición bien definida en una órbita alrededor del núcleo. Sin embargo, en la mecánica cuántica, el electrón puede estar en una superposición de diferentes posiciones y estados de energía al mismo tiempo. No conocemos estos datos con exactitud simultáneamente, sólo podemos conocer las probabilidades.
El entrelazamiento es otra propiedad importante que describe la correlación entre dos o más sistemas cuánticos. En el entrelazamiento cuántico, los estados de dos o más partículas están intrínsecamente conectados, de tal manera que el estado de una partícula está determinado por el estado de la otra (o las otras) partículas, incluso si están separadas por una gran distancia. Es decir, implica una conexión no local entre los sistemas cuánticos, lo que es muy diferente de la conexión normal en el ámbito de la física clásica. Esto incluso sugiere que puede haber velocidades superiores a la de la luz…
El entrelazamiento cuántico tiene importantes aplicaciones en la criptografía cuántica, terreno en al que se apuntan de momento las mejores promesas de la incipiente computación cuántica y por donde parece que van a ir los primero usos prácticos de esta recién llegada.
Lo más sorprendente es que la teoría cuántica, además de ser un tema complejo y no asumido homogéneamente por la comunidad científica, tiene sus fundamentos teóricos aún en fase de creación, lo que hace que la computación cuántica sea todavía más difícil de entender. Es fascinante que estas máquinas cuánticas ya existan y puedan realizar unas geniales tareas especializadas pero, aunque su progreso va a todo tren, pocas entidades pueden permitirse tener uno de estos aparatos y no parece que en un futuro próximo los ordenadores cuánticos vayan a eclipsar a los convencionales.
¡Yo quiero uno!