El análisis de Óscar Fidel González Mendívil | Computadoras cuánticas ¿42?

El análisis de Óscar Fidel González Mendívil | Computadoras cuánticas ¿42?

“Dios no solo juega a los dados, sino que a veces nos confunde al arrojarlos donde ni siquiera los podemos ver”.

—Stephen Hawking.

Todo empieza en la secundaria cuando te encargan hacer la maqueta del modelo atómico, o sea, las esferitas de hielo seco que pretenden ser electrones orbitando alrededor del núcleo formado por protones y neutrones. Como si fuera un pequeño sistema solar. Ese es el problema. Las partículas del átomo no se comportan como los planetas, pues los electrones en realidad no siguen una ruta orbital inalterable, sino que más bien obedecen a una probabilidad.

A nivel subatómico, las cosas no se comportan como lo hacen en la realidad que percibimos los seres humanos. De hecho, la mecánica cuántica es descrita como contraintuitiva, es decir, el comportamiento de la naturaleza dentro del átomo desafía lo que nuestra intuición nos dice. Volvamos al electrón. La posición de un electrón en un átomo no se puede saber con certeza, lo único que podemos calcular es la probabilidad de que el electrón se encuentre en un lugar dado. A esto se le conoce como el principio de incertidumbre, formulado por Werner Heisenberg en 1927.

¿Confuso? No hay porqué preocuparse. A Einstein tampoco le gustaba la teoría cuántica tal cual la explicaba Niels Bohr. Para probar que era incorrecta, junto a otros dos científicos, planteó la paradoja EPR (Einstein, Podolsky y Rosen): dos partículas subatómicas creadas en el mismo tiempo y espacio están vinculadas de tal manera que si se les separa millones de kilómetros, el comportamiento de una sigue afectando instantáneamente a la otra; y esto era imposible de acuerdo a la teoría de la relatividad. Así que, o bien Bohr estaba equivocado, su teoría era inacabada o el efecto se debía a una acción fantasmagórica a distancia.

Esta relación tan especial descrita por Einstein y sus colegas, que solo ocurre a nivel subatómico, se denomina entrelazamiento cuántico y fue probada en 2015 por científicos del Instituto Nacional de Tecnología y Estándares (NIST, por sus siglas en inglés). La acción fantasmagórica a distancia existe y Einstein se equivocó. ¿Quién lo diría?

Además de entrelazamiento, las partículas subatómicas poseen superposición cuántica. De acuerdo con este principio, un sistema físico, como un electrón, existe simultáneamente en todos sus posibles estados, hasta que un observador lo mide, en cuyo caso, toma solo uno de esos estados y desaparece el resto. En el caso del electrón, la superposición cuántica le permite ser, al mismo tiempo, partícula y onda, pero al medírselo, será uno u otro. Esta es la razón por la que no se sabe con certeza la posición del electrón en el átomo sino solo la probabilidad de dónde se encuentre.

Estas características, entrelazamiento y superposición, llamaron la atención de Paul Benioff, quien en 1981 propuso emplear la mecánica cuántica en materia de computación. La computación cuántica estudia los sistemas de computación que hacen uso de los fenómenos mecánicos cuánticos para realizar operaciones con datos.

La ventaja de las computadoras cuánticas surge de la forma en que codifican un bit, la unidad fundamental de información. El estado de un bit en una computadora digital clásica está especificado por un número: 0 o 1. Las computadoras cuánticas trabajan con cubits, bits cuánticos, que gracias a sus características, pueden existir simultáneamente como 0 y 1.

Para Neil Gershenfeld e Isaac L. Chuang: “Una computadora cuántica promete ser inmensamente poderosa porque puede estar en múltiples estados a la vez y porque puede actuar en todos sus estados posibles simultáneamente. Por lo tanto, una computadora cuántica podría realizar miles de operaciones de manera natural en paralelo, usando solo una unidad de procesamiento”.

Aunque ya se han construido computadoras cuánticas muy sencillas, aún falta tiempo para tener una que aproveche por completo sus ventajas y se encuentre a disposición de cualquier persona. Los expertos calculan que estamos a cuatro o cinco años de contar con ellas. En la actualidad, compañías como Google, IBM, Intel y Microsoft invierten grandes sumas en la investigación y desarrollo de estas máquinas.

Una vez que contemos con ellas podremos decidir para qué las queremos. Y como hizo Douglas Adams en La Guía del Viajero Intergaláctico, les preguntaremos por el significado de la vida, el universo, todo. No me sorprendería que la respuesta fuera 42, lo que le daría la razón al escritor al demostrar que no hemos aprendido a hacer preguntas.


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