¿Cómo funciona un ordenador cuántico?
· Existen muchos artículos sobre la computación cuántica, pero pocos se atreven a explicarlo para el gran público. Aquí te lo cuento de manera sencilla y accesible.
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1/11/2025 ― De entrada, debes saber que un ordenador cuántico no funciona como uno clásico. En lugar de bits que valen 0 o 1, usa qubits, que pueden estar en 0, 1 o en ambos a la vez gracias a una propiedad de la mecánica cuántica llamada superposición.
Principios cuánticos del mundo atómico
¿Por qué puede estar una partícula atómica en dos estados al mismo tiempo? En el libro de física cuántica para principiantes «Por qué brillan las estrellas» explico con todo tipo de detalles por qué en el mundo cuántico el tiempo es cero, por tanto, no existe. Entonces, si el tiempo no existe, un elemento puede estar en dos sitios a la vez porque no hay antes ni después.
Como consecuencia del tiempo cero, existe otro factor a tener en cuenta: en el mundo cuántico no existe tiempo de transición de un estado a otro ni persistencia. Dos aspectos que limitan la velocidad de los ordenadores clásicos.
Si aceptas esta introducción, que parece más bien un dogma de fe, ya podemos seguir con la explicación de los ordenadores cuánticos.
Principios básicos que hacen posible que un ordenador cuántico sea más rápido
Superposición de estados
Un bit clásico puede estar en un único estado: 0 o 1.
Un qubit, en cambio, puede estar en ambos a la vez ―una combinación de 0 y 1―. Esto permite hacer muchos cálculos en paralelo.
Entrelazamiento cuántico
Si dos qubits están entrelazados, el estado de uno depende del otro, incluso si están separados por grandes distancias. Esto permite una conexión profunda entre datos y operaciones, lo que da mucha potencia de cálculo.
Interferencia
Al final del proceso, las combinaciones incorrectas de estados se anulan ―destructivamente― y se refuerzan las correctas ―constructivamente―. Así, el resultado del cálculo cuántico tiene mayor probabilidad de ser el correcto.
¿Y para qué sirve todo eso?
La gran ventaja de los ordenadores cuánticos es que pueden resolver problemas que serían imposibles o tardarían millones de años con ordenadores clásicos.
Ejemplos prácticos de la utilidad de los ordenadores cuánticos:
Factorizar números enormes ―clave en criptografía―.
Simular moléculas y reacciones químicas ―química, medicina, materiales―.
Optimizar rutas, inversiones, redes neuronales, etc.
Pero, ¿ya funcionan los ordenadores cuánticos?
En la actualidad 2025, están todos los prototipos en fase experimental. Empresas como IBM, Google y startups como Rigetti ya tienen ordenadores cuánticos reales, pero con pocos qubits y errores. Aún no han superado a los ordenadores clásicos en la mayoría de tareas útiles ―excepto en casos muy concretos―.
Pongamos un ejemplo simple
Imagina que tienes 4 interruptores ―bits― y quieres probar todas las combinaciones posibles ―hay 16―.
Un ordenador clásico las prueba una a una.
Un ordenador cuántico puede probar todas a la vez en un solo paso, gracias a la superposición.
Después, con interferencia y mediciones adecuadas, marca las respuestas correctas.
¿Podremos tener en el futuro un ordenador cuántico de sobremesa o portátil?
La historia se repite. Cuando aparecieron los primeros ordenadores clásicos, ocupaban habitaciones enteras, necesitaban sistemas de refrigeración del tamaño de una cocina industrial, y solo podían manejarlos físicos y matemáticos.
En 1943, Thomas Watson ―presidente de IBM― dijo que «en el mundo hay mercado para quizá cinco ordenadores». Sin embargo, 70 años después, todo el mundo lleva uno en el bolsillo.
Hoy decimos que los ordenadores cuánticos necesitan temperaturas cercanas al cero absoluto, aislamiento de cualquier perturbación externa, circuitos superconductores, trampas de iones o matrices de puntos cuánticos y laboratorios enteros para mantenerlos estables unos pocos microsegundos.
Exactamente lo mismo que decíamos de los ordenadores clásicos al principio. Recordando una frase de mi libro, «si alguien puede imaginar algo, un día será realidad». – Juan Vte. Santacreu
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512 - En consecuencia, la ciencia y la tecnología también desempeñan un papel fundamental en la economía y la competitividad a nivel global.
♦ Algunos datos curiosos ►
Los ordenadores cuánticos son impresionantes por su capacidad de aprovechar principios de la mecánica cuántica, como la superposición, el entrelazamiento y la interferencia, para procesar información de manera radicalmente diferente a los ordenadores clásicos. Lo más curioso, en mi opinión, es la superposición, que permite a los qubits ―bits cuánticos― existir simultáneamente en estados de 0 y 1, en lugar de estar limitados a uno u otro. Esto les otorga una capacidad de cálculo exponencialmente mayor para ciertos problemas, como factorizar números enormes o simular moléculas complejas, tareas prácticamente imposibles para los ordenadores tradicionales.
Por ejemplo, podrían revolucionar la criptografía o el diseño de fármacos. Sin embargo, su fragilidad es igualmente intrigante: los qubits son extremadamente sensibles al entorno, lo que requiere condiciones como temperaturas cercanas al cero absoluto para mantener la coherencia cuántica. Aunque aún están en desarrollo, con limitaciones como el alto costo y la corrección de errores, su potencial para resolver problemas intratables los convierte en una de las tecnologías más emocionantes y curiosas del siglo XXI.