¿Qué hace que la computación cuántica sea tan difícil de explicar?

Computadoras cuánticas, tú Es posible que hayas escuchado, son máquinas mágicas de Uber que pronto curarán el cáncer y el calentamiento global probando todas las respuestas posibles en diferentes universos paralelos. por 15 años mi blog Y en otros lugares, he cuestionado esta visión caricaturesca, tratando de explicar lo que veo como la verdad más precisa, pero irónicamente, la más maravillosa. Trato esto como un servicio público y es casi mi deber moral como investigador de computación cuántica. Lamentablemente, el trabajo parece absurdo: el notable revuelo en torno a las computadoras cuánticas solo ha crecido a lo largo de los años, a medida que las empresas y los gobiernos han invertido miles de millones y a medida que la tecnología avanza a los 50 qubits programables que (en ciertos estándares artificiales) realmente podrían dar lugar a la supercomputadoras más grandes del mundo Corriendo por su dinero. Y al igual que en las criptomonedas, el aprendizaje automático y otros campos de moda, el dinero ha llegado a los compradores.

A pesar de eso, lo entendí en los momentos de reflexión. La verdad es que incluso si elimina todos los malos impulsos y la codicia, seguirá siendo difícil explicar la computación cuántica de manera sucinta y honesta sin las matemáticas. Como dijo una vez el pionero de la computación cuántica Richard Feynman sobre su trabajo ganador del Premio Nobel en electrodinámica cuántica, si pudiera describirse en unas pocas oraciones, no merecería un Premio Nobel.

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No es que esto impidiera que la gente lo intentara. Desde que Peter Shore descubrió en 1994 que una computadora cuántica puede descifrar la mayor parte del cifrado que protege las transacciones en Internet, el entusiasmo por la tecnología ha sido impulsado por algo más que la curiosidad intelectual. De hecho, los desarrollos en este campo generalmente se tratan como historias de negocios o tecnología en lugar de historias científicas.

Eso estaría bien si un periodista de negocios o tecnología pudiera decir honestamente a los lectores: “Miren, hay todo este material cuántico profundo bajo el capó, pero todo lo que necesita comprender es el resultado final: los físicos están a punto de construir computadoras más rápidas que revolucionarán todo. . “”.

El problema es que las computadoras cuánticas no lo revolucionarán todo.

Sí, algún día podrían resolver algunos problemas específicos en minutos que (creemos) tomarían más tiempo que la vida útil del universo en las computadoras clásicas. Pero hay tantos otros problemas importantes que la mayoría de los expertos creen que las computadoras cuánticas solo ayudarán modestamente, si es que lo ayudarán. Además, aunque Google y otros han hecho recientemente afirmaciones creíbles de que han logrado una aceleración cuántica artificial, esto fue solo por criterios esotéricos específicos (los que necesito). Ayuda a evolucionar). Una computadora cuántica probablemente sería lo suficientemente grande y confiable como para superar a las computadoras clásicas en aplicaciones prácticas como descifrar cifrados y simular la elusiva química.

Pero, ¿cómo puede una computadora programable ser más rápida solo para algunos problemas? ¿Conocemos a alguno de ellos? ¿Y qué significa una computadora cuántica “grande y confiable” en este contexto? Para responder a estas preguntas, tenemos que ahondar más.

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Empecemos por la mecánica cuántica. (¿Qué podría ser más profundo?) Es muy difícil introducir el concepto de superposición en palabras cotidianas. Por lo tanto, no es sorprendente que muchos escritores elijan una salida fácil: dicen que la superposición significa “ambos a la vez”, por lo que un bit cuántico, o qubit, puede ser “ambos 0 y 1 al mismo tiempo”, mientras que el bit clásico puede solo sea uno o el otro. Añaden que una computadora cuántica alcanzará su velocidad utilizando qubits para probar todas las soluciones posibles en superposición, es decir, simultáneamente o en paralelo.

Esto es lo que considero el error fundamental de popularizar la computación cuántica, que conduce a todo lo demás. A partir de aquí, es solo un pequeño salto a las computadoras cuánticas para resolver algo como Problema del vendedor de viajes Intentando todas las respuestas posibles a la vez, algo que casi todos los expertos creen que no podrán hacer.

El caso es que, para que la computadora sea útil, en algún momento es necesario mirarla y leer el resultado. Pero si observa una superposición igual de todas las respuestas posibles, las reglas de la mecánica cuántica dicen que verá y leerá una respuesta aleatoria. Y si eso es todo lo que quieres, puedes elegir uno tú mismo.

Gustavo Galas

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