Capacidades de las computadoras cuánticas
Las computadoras cuánticas no reemplazarán a las máquinas informáticas clásicas,
- La búsqueda de datos no estructurados en matrices esfoto, video, audio, archivos de texto sin marcado. La búsqueda y análisis de archivos en grandes cantidades está asociada a la fragmentación de formatos, idiomas, contexto y otros parámetros. Pero está claro que los volúmenes crecen cada año, y esta es la información más importante para científicos, especialistas en marketing y especialistas en seguridad. Se supone que las computadoras cuánticas realizarán fácilmente varias operaciones en paralelo y buscarán más rápido en dichas bases de datos.
- Mejoramiento:buscar la mejor solución, teniendo en cuenta el resultado deseado y las restricciones. Esto mejorará la entrega, ayudará a la toma de decisiones en mercados que cambian rápidamente y gestionará mejor los flujos de tráfico.
- Modelado de sistemas cuánticos, incluyendocomo moléculas de nuevos materiales o fármacos. Una computadora cuántica sería excelente para manejar la complejidad y la incertidumbre de tales sistemas. Esto también incluye el modelado de reacciones químicas e interacciones físicas.
- Resolver problemas matemáticos que son increíblemente difícilespara computadoras clásicas. Esta es una característica importante de las computadoras cuánticas, que abrirá una nueva página en la criptografía: los sistemas de encriptación más comunes serán vulnerables.
Hasta ahora, el procesador cuántico más poderoso fue creado por IBM y tiene 127 qubits.
Fundamentos físicos: Esenciales
¿Qué permitirá que las computadoras cuánticas resuelvan problemas mejor, más rápido y de manera más eficiente que las máquinas clásicas? ¿Qué garantizará la supremacía cuántica?
La computación cuántica, como su nombre lo indica,basado en los procesos de la física cuántica. De acuerdo con el postulado de la física cuántica, hasta el momento de la medición, un electrón (u otra partícula más pequeña, por ejemplo, un fotón) no tiene coordenadas inequívocas, sino que se ubica simultáneamente en todos los puntos de la órbita. Esta área de la suma de todos los estados de la partícula se llama nube de electrones. De forma simplificada, podemos decir que esta nube de electrones es un qubit físico (q-bit, bit cuántico), la unidad básica de información en la computación cuántica.
Los qubits juegan el mismo papel en la computación cuánticacomo bits en la computación clásica. Pero si los bits clásicos son binarios y solo pueden estar en la posición 0 o 1, entonces los qubits están en una superposición de todos los estados posibles. Por lo tanto, una computadora cuántica resuelve el problema no mediante una enumeración secuencial, sino considerando muchas opciones posibles a la vez. Naturalmente, la velocidad de cálculo aumenta radicalmente.
Otra propiedad importante es el entrelazamiento.Este fenómeno describe tal propiedad de las partículas cuánticas, cuando los resultados de las mediciones conjuntas de partículas distantes resultan estar correlacionados, mientras que las mediciones de partículas por separado son completamente aleatorias. Cuantos más qubits logre confundir, creando un solo sistema, más poderosa será la computadora y más complejas las tareas que podrá resolver.
Los qubits juegan el mismo papel en la computación cuántica que los bits en la computación clásica
Estado actual y problemas
Los medios constantemente aparecen información de todo.nuevos avances en computación cuántica; por ejemplo, a fines de 2019, Google anunció en voz alta el logro de la superioridad cuántica. Pero la realidad es que hasta ahora las computadoras cuánticas solo resuelven problemas altamente especializados.
Por ejemplo, el algoritmo para distribuir reportajes fotográficos,que se mostró en China en la computadora Jiuzhang. Este problema es uno de los que se han propuesto para demostrar la superioridad cuántica. Y las computadoras cuánticas hacen frente a tales tareas de manera mucho más eficiente que las supercomputadoras.
Pero mientras la computadora cuántica calcula las propiedadessustancias, sino sólo las más sencillas y conocidas. Y no hay suficiente energía para crear sustancias con las propiedades deseadas u optimizar los flujos logísticos. Hasta el momento, el procesador cuántico más potente ha sido creado por IBM y tiene 127 qubits. Y para solucionar los problemas mencionados al principio del artículo se requerirán miles de qubits. Sin embargo, no se puede dejar de decir que el progreso en el campo de la computación cuántica en los últimos diez años ha sido enorme, y hasta el momento no hay obstáculos visibles para el progreso.
Pero ciertamente existen problemas.Por ejemplo, se trata de crear una memoria cuántica que permita volver a la solución de un problema particular y almacenar los resultados de los cálculos. Los problemas de escalado del sistema, aumento del tiempo de coherencia, corrección de errores: el aumento de la potencia informática depende de todo esto. También hay muchas preguntas en la parte del software, ya que para poder trabajar con los resultados de los cálculos, debemos “traducir” los datos obtenidos en la computación cuántica al lenguaje de los cálculos clásicos. Y todavía hay un enorme campo de trabajo.
Una supercomputadora no puede hacerlo todo, pero resolverá muchos problemas
Cuando la realidad alrededor cambia constantemente,Quiero hacer una pregunta ingenua: ¿podría una computadora cuántica lo suficientemente poderosa "predecir" todo esto por adelantado? Respuesta: no, ningún sistema informático tiene el don de la previsión.
Pero es precisamente en un mundo tan rápidamente cambiantesituación, una computadora cuántica ayudaría a elegir la estrategia óptima en el mercado, encontraría las mejores opciones logísticas, lo cual es especialmente valioso en condiciones en las que la situación en el mercado del transporte es inestable. Pero hasta el momento no existe ninguna máquina cuántica poderosa que pueda hacer frente a tales tareas en ningún país del mundo. Y en los próximos años, es poco probable que aparezca.
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