Computacion Cuantica

La computación cuántica es un paradigma de computación distinto al de la computación clásica. Se basa en el uso de qubits en lugar de bits

¿Qué es la computación cuántica?

La computación cuántica es una forma radicalmente nueva de procesar la información, posibilitada por propiedades exclusivas de la mecánica cuántica tales como la superposición de estados (que origina el denominado paralelismo cuántico) y la existencia de correlaciones sin análogo clásico (entrelazamiento y correlaciones cuánticas).

Un ejemplo típico y de sumo interés actual de un problema considerado hard es el de la factorización. Factorizar un número natural significa escribirlo como producto de factores primos, es decir de números más pequeños que sólo son divisibles por 1 y por si mismos. Por ejemplo, factorizar el número 15 (un número de dos dígitos) significa escribirlo como 3×5, de modo que 15 es divisible por 3 (15/3=5) y por 5 (15/5=3), pero 3 y 5 no son divisibles por ningún número salvo por 1 y el mismo número.

Factorizar parece pues a primera vista un problema fácil y sin interés práctico. En realidad es todo lo contrario: Difícil y de sumo interés práctico. Si bien la factorización de un número de pocos dígitos parece y es de hecho una tarea fácil para cualquier PC actual, la factorización de un número de muchos dígitos (por ejemplo 300) no lo es en absoluto. El número de pasos aumenta en realidad exponencialmente con el número de dígitos.
¿y para que todo esto?

La pregunta que surge inmediatamente es ¿Pero a quien puede interesarle factorizar números de este tamaño? Parecería que sólo a matemáticos (y posiblemente a algunos físicos teóricos) pero a nadie más. Sin embargo, es un problema que interesa enormemente no sólo a los matemáticos y físicos sino también a los bancos y al sistema financiero y especialmente a los servicios de espionaje: La criptografía actual, empleada tanto en las transacciones con tarjetas de crédito por internet como en el envío de mensajes en clave por parte de organismos militares, se basa esencialmente en la dificultad para factorizar tales números grandes. De ser posible una rápida factorización de estos números, se podrían quebrar las claves empleadas y hacer temblar el sistema financiero y el aparato militar mundial.

La criptografía actual se denomina asimétrica o de clave pública, pues la clave para encriptar el mensaje es de público conocimiento pero la clave para descifrar el mismo sólo está en poder del receptor. La obtención de la clave del receptor a partir de la clave pública es en principio posible, pero requiere precisamente la factorización de un número grande.

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Mientras que los computadores tradicionales codifican información usando números binarios (0, 1) y pueden hacer solo cálculos de un conjunto de números de una sola vez cada uno, las computadoras u ordenadores cuánticos codifican información como serie de estados mecánicos cuánticos tales como direcciones de los electrones o las orientaciones de la polarización de un fotón representando un número que expresaba que el estado del bit cuántico está en alguna parte entre 1 y 0, o una superposición de muchos diversos números de forma que se realizan diversos cálculos simultáneamente.

En resumen, hablamos de computadores u ordenadores cuyo comportamiento es determinado de forma importante por leyes de la mecánica cuántica. El sistema descrito está formado por bits cuánticos (quantum bits) o qubits, y pueden ser por ejemplo: núcleos, puntos cuánticos semiconductores y similares.

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