En los últimos años, la computación cuántica ha acaparado grandes titulares, muchos de los cuales parecen sacados directamente del género de la ciencia ficción. Sin embargo, conceptos como el universo cuántico, la teletransportación y los supercomputadores llevan décadas siendo objeto de estudio. Las primeras teorías que apuntaban a la posibilidad de realizar cálculos de naturaleza cuántica surgieron a comienzos de la década de los ochenta. Recientemente, un equipo de científicos de la Universidad de Oxford logró realizar la teletransportación utilizando una supercomputadora cuántica. Aunque no es un guion extraído de Star Trek, bien podría parecerlo.
¿Qué es la computación cuántica?
Para empezar, es importante diferenciar la computación cuántica de la clásica. La computación clásica se basa en bits, es decir, el código binario compuesto por unos y ceros, donde solo puede haber un estado a la vez durante las operaciones. Por el contrario, la computación cuántica utiliza los cúbits (o qubits en inglés, contracción de quantum bit), que pueden tener ambos estados simultáneamente gracias al principio de superposición cuántica. Este avance ha abierto nuevas puertas lógicas que han conducido al desarrollo de posibles algoritmos nunca utilizados hasta ahora.
El cúbit es la unidad mínima de información en el sistema de cómputo cuántico y se caracteriza por el principio de superposición cuántica, que le permite adoptar múltiples valores al mismo tiempo. En los últimos años, la computación cuántica ha comenzado a salir del marco teórico para convertirse en una realidad práctica
El cúbit es la unidad mínima de información en el sistema de cómputo cuántico y se caracteriza por el principio de superposición cuántica, que le permite adoptar múltiples valores al mismo tiempo. Gracias a la superposición simultánea de todos los cúbits combinados, se logra una capacidad de representación de información mucho mayor. Además, el fenómeno del entrelazamiento cuántico permite realizar operaciones en paralelo o de forma simultánea, lo que representa un cambio radical respecto a la computación tradicional.
Las ideas fundamentales de este tipo de computación surgieron en la mente del físico estadounidense Paul Benioff, quien trabajaba en el Laboratorio Nacional Argonne, en Illinois (Estados Unidos). Benioff se basó en la máquina creada por Alan Turing, considerado el padre de la ciencia de la computación y precursor de la informática moderna. En los últimos años, la computación cuántica ha comenzado a salir del marco teórico para convertirse en una realidad práctica.
Bienvenidos a la nave Enterprise
En los episodios clásicos de Star Trek, a finales de los años sesenta, los tripulantes de la nave insignia de la Federación utilizaban una cabina de teletransporte para descender a los planetas habitados. Este sistema desintegraba la materia en un punto para luego reintegrarla en otro, un sueño para cualquier viajero, ya sea estelar o terráqueo. Este invento fue concebido por Gene Roddenberry, el creador de la serie, como medida de ahorro. El presupuesto limitado que manejaba no le permitía que las naves estelares aterrizaran sobre los diferentes mundos a los que viajaban.
La teletransportación es muy diferente a lo que muestran las películas de ciencia ficción. Los avances conseguidos sientan las bases para un futuro «internet cuántico», una red ultrasegura para comunicaciones y computadoras
En el mundo real, sin embargo, la teletransportación es algo muy diferente, al menos por ahora. Aunque no es la primera vez que los científicos logran la teletransportación cuántica, el reciente avance de Oxford marca la primera demostración de teletransporte de puertas lógicas, los componentes mínimos de un algoritmo. Este logro podría sentar las bases para un futuro «internet cuántico», una red ultrasegura para comunicaciones y computadoras. Dougal Main, del Departamento de Física de la Universidad de Oxford y director del estudio, confirmó la creación de interacciones entre sistemas distantes: «Este avance nos permite “conectar” de manera efectiva distintos procesadores cuánticos en una sola computadora cuántica completamente conectada».
El teletransporte llegó más lejos en las Islas Canarias
En 2012, la transferencia del estado cuántico de una partícula de un lugar a otro fue considerada un hito. Este experimento se realizó entre las islas de Tenerife y La Palma, cubriendo una distancia total en línea recta de 143 km. Los resultados, obtenidos por un equipo internacional de científicos de Austria, Canadá, Alemania y Noruega, fueron publicados en la revista Nature en septiembre de ese año. El «viaje» se llevó a cabo entre el telescopio Jacobus Kapteyn en La Palma y la estación óptica de Tierra de la Agencia Espacial Europea (ESA) en Tenerife.
Un equipo internacional logró en 2012 un hito muy importante en las Islas Canarias. Dos partículas, separadas entre las islas de Tenerife y La Palma, compartieron las mismas propiedades físicas a pesar de la distancia
El equipo logró entrelazar cuánticamente las partículas y comprobó que la medición de una propiedad física en una partícula generaba el mismo resultado en la otra, independientemente de la distancia que las separaba. Eric Wille, supervisor del proyecto para la ESA, explicó: «La primera teletransportación cuántica tuvo lugar en condiciones de laboratorio, y ahora el desafío ha sido mantener el entrelazamiento entre ambos fotones a una distancia de 143 km, a pesar de las perturbaciones atmosféricas».
Este avance buscaba sentar las bases para una nueva generación de computadoras ultrapoderosas y sistemas de comunicación encriptada. Además, al formar parte de un programa de la ESA, también se pretendía demostrar que la teletransportación podría emplearse en futuras misiones espaciales. Lo logrado recientemente en Oxford es un reflejo de aquellos primeros pasos.
La teletransportación cuántica: la última frontera
En el entrelazamiento cuántico, dos partículas están unidas a través del espacio, lo que permite enviar información de forma instantánea. Estas partículas actúan como si fueran una sola: cualquier cambio en una de ellas se refleja inmediatamente en la otra.
Aunque aún no es posible teletransportar objetos o personas, este fenómeno sigue siendo fascinante. Albert Einstein lo describió como «una espeluznante acción a distancia». Y si no, que se lo pregunten al doctor Leonard McCoy de la nave Enterprise, quien, a pesar de ser un hombre de ciencia, temía entrar en la cabina de teletransporte por miedo a terminar esparcido en la inmensidad del espacio. Sin duda, estamos en los albores del viaje hacia la última frontera de la computación.
Aunque aún no es posible teletransportar objetos o personas, este fenómeno sigue siendo fascinante. En el entrelazamiento cuántico, dos partículas están unidas a través del espacio, lo que permite enviar información de forma instantánea. Estas partículas actuan como si fueran una sola: cualquier cambio en una de ellas se refleja inmediatamente en la otra
Los ordenadores cuánticos aún están lejos de llegar a los hogares, ya que su utilidad actual se centra en sectores como la investigación científica y la optimización industrial. Según Juan Ignacio Cirac, físico experto en computación cuántica, «este tipo de ordenadores serán útiles para sectores específicos, como el financiero o el desarrollo de nuevos materiales, pero no para un usuario medio». Además, algunos expertos estiman que podrían pasar entre cuarenta y cincuenta años antes de que esta tecnología sea accesible para el uso doméstico, debido a los enormes desafíos técnicos y económicos que aún deben superarse.
