Por Yehoshua Kallisky
La computación cuántica es uno de los temas centrales del desarrollo tecnológico del siglo XXI.
El funcionamiento de una computadora cuántica se basa en los principios de la teoría cuántica, formulados ya en las décadas de 1920 y 1930, muchos de los cuales siguen vigentes en la actualidad.
Esta publicación presenta las innovaciones en este campo, tras una introducción previa que introdujo los principios básicos.
En una computadora convencional, los cálculos se realizan secuencialmente mediante bits (interruptores eléctricos que pueden estar en estado abierto o cerrado, “1” o “0”).
En una computadora cuántica, la unidad de información son los bits cuáticos (cúbits): un componente atómico o subatómico (como un electrón) que puede estar en ambos estados simultáneamente: “1” y “0”. Esta propiedad permite a una computadora cuántica realizar numerosos cálculos en paralelo y alcanzar soluciones que una computadora convencional requeriría miles de años.
Otro principio clave es el entrelazamiento de cúbits.
Este es un estado en el que dos partículas están “enlazadas” de tal manera que un cambio en una afecta a la otra inmediatamente, incluso si están muy separadas.
Mediante el entrelazamiento, las computadoras cuánticas pueden realizar operaciones paralelas y complejas con alta eficiencia.
Los avances en el desarrollo de las computadoras cuánticas se centran actualmente en los desafíos tecnológicos relacionados con la miniaturización de sistemas y en los esfuerzos para permitir su funcionamiento en condiciones ambientales no especializadas.
Entre otras cosas, esto requiere el desarrollo de cúbits estables y fiables que eviten el “ruido cuántico”, que provoca el colapso de los estados cuánticos y produce resultados clásicos incorrectos; la expansión del conjunto existente de algoritmos; el desarrollo de software para reducir errores durante el cálculo; el desarrollo de sistemas de computación óptica para optimizar procesos multivariables; y la posibilidad de desarrollar sistemas híbridos (sistemas que combinan una computadora cuántica con una convencional).
Hoy en día, existen varios métodos para crear cúbits.
Un importante avance en este campo se refleja en la capacidad de desarrollar chips capaces de contener miles de cúbits o más sin interferir entre sí.
Algunos chips utilizan superconductores (materiales que pueden conducir la electricidad sin resistencia).
Otros chips utilizan cúbits topológicos, basados en combinaciones de conductores y superconductores que, en condiciones especiales, pueden producir una fase topológica: crear material capaz de conducir electricidad en regiones específicas, como en los bordes del conductor, mientras que otras áreas permanecen aisladas.
Esta capacidad permite reducir las perturbaciones externas o el colapso.
Estos desarrollos se basan en investigaciones en física que han ganado Premios Nobel: en 2025 por el desarrollo de dispositivos basados en superconductores y en 2016 por el descubrimiento de las fases topológicas.
Fuente: INSS – The Institute for National Security Studies
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