Física

La carrera por la supremacía cuántica: 7 razones por las que la gente está tan entusiasmada con las computadoras cuánticas

La carrera por la supremacía cuántica: 7 razones por las que la gente está tan entusiasmada con las computadoras cuánticas


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En el otoño del año pasado, es posible que haya visto algunos artículos flotando en Internet que anuncian que Google ha logrado la supremacía cuántica. Aunque el término supremacía cuántica suena como el título que recibe después de una racha de diez personas durante una campaña de ciencia ficción para varios jugadores, la idea de que Google alcance la supremacía cuántica es, y fue, un desarrollo masivo en el mundo de la computación cuántica. .

Para los no iniciados, la supremacía cuántica es un término utilizado en el mundo de la computación cuántica que describe el momento en que un dispositivo cuántico programable puede resolver un problema que ninguna computadora clásica puede resolver de manera factible.

En el caso de Google, y descrito con gran detalle en su artículo publicado, el gigante de las búsquedas anunció que su procesador Sycamore de 54 qubit era capaz de realizar un cálculo en 200 segundos que hubiera tomado la supercomputadora más poderosa del mundo 10,000 años para resolver. Ahora, el momento de la supremacía cuántica de Google se enfrentó con cierto escrutinio y desafíos de competidores como IBM. Sin embargo, la comunidad investigadora en general dio la bienvenida al momento histórico para el ámbito de la computación cuántica. No obstante, probablemente se esté preguntando por qué hay tanta publicidad en torno a la computación cuántica y si afectará directamente su vida.

Bueno, hoy estás de suerte. Vamos a destacar algunas de las principales razones por las que las personas están tan entusiasmadas con la computación cuántica y cómo esta tecnología emergente dará forma a su vida muy pronto. Pero nos estamos adelantando. Antes de hablar sobre cómo afectará la computación cuántica al mundo, vamos a ofrecerle una rápida introducción a la computación cuántica.

La computación cuántica realmente comenzó a despertar interés en 1994, cuando el matemático Peter Shor desarrolló un algoritmo cuántico que podía encontrar los factores primos de grandes números de manera eficiente, lo que significa que estos algoritmos podrían resolver los problemas en un momento de relevancia práctica, algo que está más allá de la capacidad. de "algoritmos clásicos de última generación".

¿Cómo es esto posible? Tanto las computadoras cuánticas como las clásicas intentan resolver problemas; sin embargo, los medios con los que manipulan los datos para obtener respuestas son fundamentalmente muy diferentes.

1. La computación cuántica se basa en una ciencia "espeluznante"

Como probablemente adivinó, la computación cuántica busca que el mundo cuántico funcione, impulsada por dos principios de superposición y entrelazamiento de la mecánica cuántica. La superposición puede ser un poco contradictoria, pero tengan paciencia con nosotros.

En resumen, la superposición se refiere al fenómeno cuántico donde un sistema cuántico puede existir en múltiples estados o lugares al mismo tiempo. En otras palabras, algo puede estar "aquí" y "allí", o "arriba" y "abajo" al mismo tiempo. Piense en ello como si tuviera un sistema informático que puede ser 1 y 0 al mismo tiempo. Este principio establece el marco para el componente básico de información de una computadora cuántica, un qubit.

Los Qubits juegan un papel similar a los bits en una computadora. Como se describe en Frontiers of Engineering: Reports on Leading-Edge Engineering del Simposio de 2018, "En la computación clásica, los bits son transistores que pueden estar apagados o encendidos, correspondientes a los estados 0 y 1. En qubits como electrones, 0 y 1 simplemente corresponden a estados como los niveles de energía superior e inferior discutidos anteriormente ".

"Los qubits se distinguen de los bits clásicos, que siempre deben estar en el estado 0 o 1, por su capacidad de estar en superposiciones con probabilidades variables que pueden ser manipuladas por operaciones cuánticas durante los cálculos".

En resumen, las computadoras cuánticas realizan cálculos basados ​​en el estado del objeto de probabilidad antes de que se mida, lo que les permite tener el potencial de procesar exponencialmente más datos en comparación con las computadoras clásicas. Esto es lo que hace que la computación cuántica sea especial. Debido al principio de superposición, podemos resolver múltiples problemas de diferentes maneras.

2. Las computadoras cuánticas pueden "mantener la incertidumbre" en su cabeza

Por ejemplo, imagine que le pide a una computadora cuántica y a una computadora clásica que averigüen cómo salir de un laberinto. La computadora tradicional probaría cada rama, descartando todos los caminos hasta que encuentre la salida por el camino correcto. Mientras que una computadora cuántica probará todas las rutas a la vez. Una computadora cuántica puede "mantener la incertidumbre en su cabeza".

Las computadoras cuánticas se utilizarán para abordar algunos de los problemas más importantes del mundo, que van desde la inteligencia artificial hasta la atención médica. ¿Estás emocionado todavía?

3. La computación cuántica nos ayudará a marcar el comienzo de la era de la inteligencia artificial

Como probablemente ya sepa, la inteligencia artificial cambiará casi todas las facetas de la sociedad. De hecho, ya ha visto el impacto de la IA en nuestros hogares inteligentes, en la atención médica y en el transporte. Sin embargo, todavía estamos muy lejos del mundo de la IA general, IA que puede pensar y actuar como humanos.

La computación cuántica ofrecerá al mundo en desarrollo de la inteligencia artificial más potencia informática, lo que a su vez conducirá a sistemas de IA más robustos que pueden entendernos mejor, "pensar por sí mismos", ofrecer un aprendizaje automático más eficiente y resolver mejor problemas pequeños y grandes. La computación cuántica puede ser el impulso que necesitamos para ir más allá de la IA estrecha.

4. Tendremos mejor ciberseguridad

La base de la seguridad en línea depende de la factorización de grandes números en números primos. Como mencionamos anteriormente, las computadoras cuánticas son excelentes en esto. Sin embargo, la eventual adopción generalizada de las computadoras cuánticas hará que nuestros métodos de cifrado sean obsoletos.

Las computadoras cuánticas podrían convertirse en una grave amenaza en las manos equivocadas. Sin embargo, la buena noticia es que la tecnología emergente también se está utilizando para desarrollar nuevos métodos de cifrado y crear una comunicación ultrasegura gracias a las propiedades de la mecánica cuántica que impulsan las computadoras.

5. Las computadoras cuánticas ya se están utilizando para desarrollar nuevas tecnologías interesantes.

¿Conseguirás un dispositivo cuántico? ¿O alguna nueva computadora Apple Quantum? Probablemente no. La computación cuántica será utilizada por empresas de tecnología, organizaciones, I + D, instituciones financieras, etc. Aún más, hay empresas en este momento que están utilizando computadoras cuánticas.

Google los está utilizando actualmente para mejorar el software que se encuentra en los vehículos autónomos y para modelar mejor las reacciones químicas. Sin embargo, si está interesado en jugar con una computadora cuántica, puede acceder a la computadora cuántica de IBM a través de su sitio web y jugar algunos juegos de cartas con ella si lo desea.

6. Las previsiones meteorológicas serán mucho más precisas

El pronóstico del tiempo es muy preciso pero aún tiene sus defectos. Predecir con precisión el clima va mucho más allá de tener que traer un paraguas para el día. El clima puede afectar directamente el crecimiento y la funcionalidad de una economía.

Según el economista jefe Rodney F. Weiher, casi 30% del PIB de EE. UU. ($ 6 billones) se ve afectada directa o indirectamente por el clima, lo que afecta la producción de alimentos, el transporte y el comercio minorista, entre otros. La computación cuántica marcará el comienzo de una nueva era en el pronóstico del tiempo y la predicción de desastres naturales.

7. La computación cuántica nos ayudará a crear mejores medicamentos que salvan vidas.

Como se mencionó anteriormente, uno de los atractivos más importantes de la computación cuántica es su capacidad para analizar innumerables situaciones al mismo tiempo para proporcionar una solución. La investigación activa de medicamentos requiere que los químicos evalúen las interacciones entre moléculas, proteínas y sustancias químicas para ver si los medicamentos mejorarán ciertas condiciones o curarán enfermedades.

Sin embargo, como puede imaginar, hay una enorme cantidad de combinaciones que deben analizarse. La computación cuántica podría reducir esta curva a la mitad, ayudando a los químicos a descubrir opciones de fármacos viables más rápidamente. Más aún, la computación cuántica podría ayudar a reducir el tiempo necesario para el desarrollo de tratamientos farmacológicos personalizados.

Al futuro

Hay muchas razones por las que la gente debería entusiasmarse con la computación cuántica. Sin embargo, no espere ver la tecnología rondando su hogar. Los efectos de la computación cuántica se sentirán mejorando la calidad de vida de las personas de todo el mundo mediante la creación de mejores tecnologías. ¿Deberías estar emocionado? Por supuesto. Como dijo Nella Ludlow, "la computación cuántica promete ser una tecnología disruptiva con mejoras de velocidad tan dramáticas que las soluciones reales manejables para problemas difíciles podrían resolverse en horas y días".

"Estos mismos problemas tardarían cientos de años en resolverse en nuestras mejores supercomputadoras, conocidas como computadoras clásicas, mediante la búsqueda por la fuerza bruta de todas las soluciones posibles".


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