Computadoras Cuanticas

Definición:
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, y da lugar a nuevas puertas lógicas que hacen posibles nuevos algoritmos. 

Origen:

La computación cuantica surgio en el año de 1981,cuando Paul Benioff expuso su teoría para aprovechar las leyes cuánticas en el entorno de la computación.

Comparacion:

Un bit solo puede tomar valores de 0 o 1, en cambio los qubits pueden ser 0 y 1 ala vez lo que permite que se puedan hacer varias tareas al mismo tiempo.

Hardware para computación cuántica

Aún no se ha resuelto el problema de qué hardware sería el ideal para la computación cuántica. Se ha definido una serie de condiciones que debe cumplir, conocida como la lista de Di Vincenzo, y hay varios candidatos actualmente.
Condiciones a cumplir

1. El sistema ha de poder inicializarse, esto es, llevarse a un estado de partida conocido y controlado.
2. Ha de ser posible hacer manipulaciones a los qubits de forma controlada, con un conjunto de operaciones que forme un conjunto universal de puertas lógicas (para poder reproducir cualquier otra puerta lógica posible).
3. El sistema ha de mantener su coherencia cuántica a lo largo del experimento.
4. Ha de poder leerse el estado final del sistema, tras el cálculo.
5. El sistema ha de ser escalable: tiene que haber una forma definida de aumentar el número de qubits, para tratar con problemas de mayor coste computacional.

Ventajas:

Las computadoras cuánticas tienen el potencial de resolver ciertos tipos de problemas mucho más rápido que los ordenadores clásicos. Con ellas, se gana en velocidad y eficacia porque se pueden poner "bits" cuánticos como estados de superposición de uno y cero, de modo opuesto a los "bits" clásicos, que sólo pueden ser uno o cero. Además, la lógica detrás de la naturaleza coherente del procesamiento de la información cuántica a menudo se desvía del razonamiento intuitivo, conllevando algunos efectos sorprendentes.

Problemas:

Uno de los obstáculos principales para la computación cuántica es el problema de la decoherencia cuántica, que causa la pérdida del carácter unitario (y, más específicamente, la reversibilidad) de los pasos del algoritmo cuántico. Los tiempos de decoherencia para los sistemas candidatos, en particular el tiempo de relajación transversal (en la terminología usada en la tecnología de resonancia magnética nuclear e imaginería por resonancia magnética) está típicamente entre nanosegundos y segundos, a temperaturas bajas. Las tasas de error son típicamente proporcionales a la razón entre tiempo de operación frente a tiempo de decoherencia, de forma que cualquier operación debe ser completada en un tiempo mucho más corto que el tiempo de decoherencia. Si la tasa de error es lo bastante baja, es posible usar eficazmente la corrección de errores cuántica, con lo cual sí serían posibles tiempos de cálculo más largos que el tiempo de decoherencia y, en principio, arbitrariamente largos. Se cita con frecuencia una tasa de error límite de 10-4, por debajo de la cual se supone que sería posible la aplicación eficaz de la corrección de errores cuánticos. Otro de los problemas principales es la escalabilidad, especialmente teniendo en cuenta el considerable incremento en qubits necesarios para cualquier cálculo que implica la corrección de errores. Para ninguno de los sistemas actualmente propuestos es trivial un diseño capaz de manejar un número lo bastante alto de qubits para resolver problemas computacionalmente interesantes hoy en día.

Conclusion:

Al rebasar cierta escala de miniaturización, el tamaño de los componentes electrónicos se convierte en un problema: los conductores atascados y los transistores apenas funcionan. Por fortuna, nuevos diseños circuitales ultrapequeños, basados en efectos de la Mecánica Cuántica, manejan los datos con mayor fiabilidad. Por muy pequeños que sean los circuitos que se logran por las distintas técnicas de miniaturización dentro de los chips, todavía son enormes agregados de átomos. Nuevas tecnologías de Computación (Computación Cuántica) podrían operar a escalas menores, posiblemente a nivel molecular e incluso atómico. La Computación Cuántica, presenta una alternativa al problema de la miniaturización, mostrando la manera de implementar Compuertas Lógico-Cuánticas, componentes esenciales para el diseño de una Computadora del Futuro. También proporciona otro paradigma con diferentes rasgos mucho más poderosos ( Superposición Coherente – Enlazamiento) que los establecidos en la Teoría Computacional Clásica.