{"id":4260,"date":"2019-06-23T17:16:25","date_gmt":"2019-06-23T17:16:25","guid":{"rendered":"http:\/\/noti-america.com\/site\/ecuador\/?p=4260"},"modified":"2019-06-23T17:16:25","modified_gmt":"2019-06-23T17:16:25","slug":"como-funciona-la-computacion-cuantica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/noti-america.com\/site\/ecuador\/2019\/06\/23\/como-funciona-la-computacion-cuantica\/","title":{"rendered":"\u00bfC\u00f3mo funciona la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica?"},"content":{"rendered":"<p>REDACCI\u00d3N NOTI-AM\u00c9RICA (ECUADOR) Por: Marcos Allende L\u00f3pez<\/p>\n<p style=\"text-align: justify\"><em><strong>En los pr\u00f3ximos a\u00f1os pasaremos de la era digital a la era cu\u00e1ntica. En este art\u00edculo presentamos los elementos b\u00e1sicos de la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica, una de las tecnolog\u00edas con m\u00e1s potencial disruptivo.<\/strong><\/em><\/p>\n<article class=\"post-12238 post type-post status-publish format-standard has-post-thumbnail category-aprendizaje-abierto tag-conceptos-basicos tag-desarrollo-digital tag-tecnologias-emergentes topics-ciencia-tecnologia-e-innovacion topics-conectividad-e-inclusion-digital topics-conocimiento-abierto entry\">\n<div class=\"entry-content\">\n<p style=\"text-align: justify\">La transformaci\u00f3n digital est\u00e1 generando cambios en el mundo m\u00e1s r\u00e1pido que nunca. \u00bfCreer\u00edas que la era digital est\u00e1 por acabarse? Ya se ha se\u00f1alado la\u00a0<strong>alfabetizaci\u00f3n digital<\/strong>\u00a0como un \u00e1rea donde el\u00a0conocimiento abierto\u00a0y las\u00a0oportunidades accesibles para aprender sobre la tecnolog\u00eda\u00a0son urgentes para abordar las brechas en el desarrollo social y econ\u00f3mico. Aprender de los conceptos claves de la era digital se volver\u00e1 a\u00fan m\u00e1s cr\u00edtico ante la inminente llegada de otra nueva ola tecnol\u00f3gica capaz de transformar los modelos existentes con una velocidad y potencia asombrosa: las\u00a0<strong>tecnolog\u00edas cu\u00e1nticas<\/strong>.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify\">En este art\u00edculo, comparamos los conceptos b\u00e1sicos de la computaci\u00f3n tradicional y la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica; y tambi\u00e9n comenzamos a explorar su aplicaci\u00f3n en otras \u00e1reas relacionadas.<\/p>\n<h2 style=\"text-align: justify\">\u00bfQu\u00e9 son las tecnolog\u00edas cu\u00e1nticas?<\/h2>\n<p style=\"text-align: justify\">A lo largo de la historia, el ser humano ha ido desarrollando tecnolog\u00eda a medida que ha ido entendiendo el funcionamiento de la naturaleza a trav\u00e9s de la ciencia. Entre los a\u00f1os 1900 y 1930, el estudio de algunos fen\u00f3menos f\u00edsicos que a\u00fan no estaban bien entendidos dio lugar a una nueva teor\u00eda f\u00edsica, la\u00a0<strong>Mec\u00e1nica Cu\u00e1ntica<\/strong>. Esta teor\u00eda describe y explica el funcionamiento del mundo microsc\u00f3pico, h\u00e1bitat natural de mol\u00e9culas, \u00e1tomos o electrones. Gracias a ella no solo se ha conseguido explicar esos fen\u00f3menos, sino que ha sido posible entender que la realidad subat\u00f3mica funciona de forma completamente contra intuitiva, casi m\u00e1gica, y que en el mundo microsc\u00f3pico tienen lugar sucesos que no ocurren en el mundo macrosc\u00f3pico.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify\">Entre estas\u00a0<strong>propriedades cu\u00e1nticas<\/strong>\u00a0se incluyen la superposici\u00f3n cu\u00e1ntica, el entrelazamiento cu\u00e1ntico y el teletransporte cu\u00e1ntico.<\/p>\n<ul style=\"text-align: justify\">\n<li>La\u00a0<strong>superposici\u00f3n cu\u00e1ntica<\/strong>\u00a0describe c\u00f3mo una part\u00edcula puede estar en diferentes estados a la vez.<\/li>\n<li>El\u00a0<strong>entrelazamiento cu\u00e1ntico<\/strong>\u00a0describe c\u00f3mo dos part\u00edculas tan separadas como se desee pueden estar correlacionadas de forma que, al interactuar con una, la otra se entera.<\/li>\n<li>El\u00a0<strong>teletransporte cu\u00e1ntico<\/strong>\u00a0utiliza el entrelazamiento cu\u00e1ntico para enviar informaci\u00f3n de un lugar a otro del espacio sin necesidad de viajar a trav\u00e9s de \u00e9l.<\/li>\n<\/ul>\n<p style=\"text-align: justify\">En este caso, hoy en d\u00eda el entendimiento del mundo microsc\u00f3pico a trav\u00e9s de la Mec\u00e1nica Cu\u00e1ntica nos permite inventar y dise\u00f1ar tecnolog\u00edas capaces de mejorar la vida de las personas. Hay muchas y muy diferentes tecnolog\u00edas que utilizan fen\u00f3menos cu\u00e1nticos y, algunas de ellas, como el l\u00e1ser o las im\u00e1genes por resonancia magn\u00e9tica (IRM), llevan ya entre nosotros m\u00e1s de medio siglo. Sin embargo, actualmente estamos presenciando una revoluci\u00f3n tecnol\u00f3gica en \u00e1reas como la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica, la informaci\u00f3n cu\u00e1ntica, la simulaci\u00f3n cu\u00e1ntica, la \u00f3ptica cu\u00e1ntica, la metrolog\u00eda cu\u00e1ntica, los relojes cu\u00e1nticos o los sensores cu\u00e1nticos.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify\">Las tecnolog\u00edas cu\u00e1nticas son basadas en estas propiedades cu\u00e1nticas de la naturaleza subat\u00f3mica.<\/p>\n<h2 style=\"text-align: justify\">\u00bfQu\u00e9 es la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica? Primero, hay que entender la computaci\u00f3n cl\u00e1sica<\/h2>\n<p style=\"text-align: justify\">Para entender c\u00f3mo funcionan los computadores cu\u00e1nticos es conveniente explicar primero c\u00f3mo funcionan los computadores que utilizamos a diario, a los que nos referiremos en este documento como computadores digitales o cl\u00e1sicos. Estos, al igual que el resto de los dispositivos electr\u00f3nicos como tabletas o tel\u00e9fonos m\u00f3viles, utilizan bits como unidades fundamentales de memoria. Esto significa que los programas y aplicaciones est\u00e1n codificados en bits, es decir, en lenguaje binario de ceros y unos. Cada vez que interactuamos con cualquiera de estos dispositivos, por ejemplo pulsando una tecla del teclado, se crean, destruyen y\/o modifican cadenas de ceros y unos dentro de la computadora.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"wp-image-12243 size-full\" src=\"https:\/\/blogs.iadb.org\/conocimiento-abierto\/wp-content\/uploads\/sites\/10\/2019\/05\/Figure1-bits-e1559274851760.png\" alt=\"\" width=\"600\" height=\"239\" \/><\/p>\n<p style=\"text-align: justify\">La pregunta interesante es, \u00bfqu\u00e9 son f\u00edsicamente estos ceros y unos dentro de la computadora? Los estados cero y uno de los bits se corresponden con corriente el\u00e9ctrica que circula, o no, a trav\u00e9s de unas piezas microsc\u00f3picas denominadas transistores, que act\u00faan como interruptores. Cuando no circula corriente, el transistor est\u00e1 \u201capagado\u201d y se corresponde con un bit 0, y cuando circula est\u00e1 \u201cencendido\u201d y se corresponde con un bit 1.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify\">De forma m\u00e1s simplificada, es como si los bits 0 y 1 se correspondiesen con huecos, de manera que un hueco vac\u00edo es un bit 0 y un hueco ocupado por un electr\u00f3n es un bit 1. Es por este motivo que estos dispositivos se llaman electr\u00f3nicos. A modo de ejemplo, en la figura 1 se muestra la escritura en lenguaje binario de algunos caracteres. Ahora que tenemos una idea de c\u00f3mo funcionan los computadores actuales, tratemos de entender c\u00f3mo funcionan los cu\u00e1nticos.<\/p>\n<h2 style=\"text-align: justify\">De los bits a\u00a0<em>qubits<\/em><\/h2>\n<p style=\"text-align: justify\">La unidad fundamental de informaci\u00f3n en computaci\u00f3n cu\u00e1ntica es el\u00a0<em>quantum<\/em>\u00a0bit o\u00a0<em>qubit<\/em>. Los\u00a0<em>qubits<\/em>\u00a0son, por definici\u00f3n, sistemas cu\u00e1nticos de dos niveles -ahora veremos ejemplos- que al igual que los bits pueden estar en el nivel bajo, que se corresponde con un estado de baja excitaci\u00f3n o energ\u00eda definido como 0, o en el nivel alto, que se corresponde con un estado de mayor excitaci\u00f3n o definido como 1. Sin embargo, y aqu\u00ed radica la diferencia fundamental con la computaci\u00f3n cl\u00e1sica, los\u00a0<em>qubits\u00a0<\/em>tambi\u00e9n pueden estar en cualquiera de los infinitos estados intermedios entre el 0 y el 1, como por ejemplo un estado que sea mitad 0 y mitad 1, o tres cuartos de 0 y un cuarto de 1. Este fen\u00f3meno se conoce como superposici\u00f3n cu\u00e1ntica y es natural en sistemas cu\u00e1nticos.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"wp-image-12246 size-full\" src=\"https:\/\/blogs.iadb.org\/conocimiento-abierto\/wp-content\/uploads\/sites\/10\/2019\/05\/Figura2-qubits-e1559274994958.png\" alt=\"\" width=\"600\" height=\"478\" \/><\/p>\n<h2 style=\"text-align: justify\">Algoritmos cu\u00e1nticos, computaci\u00f3n exponencialmente m\u00e1s poderosa y eficiente<\/h2>\n<p style=\"text-align: justify\">El prop\u00f3sito de los computadores cu\u00e1nticos es aprovechar estas propiedades cu\u00e1nticas de los\u00a0<em>qubits,<\/em>\u00a0como sistemas cu\u00e1nticos que son, para poder correr algoritmos cu\u00e1nticos que utilizan la superposici\u00f3n y el entrelazamiento para ofrecer una capacidad de procesamiento mucho mayor que los cl\u00e1sicos. Es importante indicar que el verdadero cambio de paradigma no consiste en hacer lo mismo que hacen las computadoras digitales o cl\u00e1sicas -las actuales-, pero m\u00e1s r\u00e1pido, como de forma err\u00f3nea se puede leer en muchos art\u00edculos, sino que los algoritmos cu\u00e1nticos permiten realizar ciertas operaciones de una manera totalmente diferente que en muchos casos resulta ser m\u00e1s eficiente -es decir, en mucho menos tiempo o utilizando muchos menos recursos computacionales-.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify\">Veamos un ejemplo concreto de lo que esto implica. Imaginemos que estamos en Bogot\u00e1 y queremos saber cu\u00e1l es la mejor ruta para llegar a Lima de entre un mill\u00f3n de opciones para llegar (N=1.000.000). De cara a poder utilizar computadoras para encontrar el camino \u00f3ptimo necesitamos digitalizar 1.000.000 opciones, lo que implica traducirlas a lenguaje de bits para el computador cl\u00e1sico y a\u00a0<em>qubits<\/em>\u00a0para el computador cu\u00e1ntico. Mientras que una computadora cl\u00e1sica necesitar\u00eda ir uno por uno analizando todos los caminos hasta encontrar el deseado, una computadora cu\u00e1ntica se aprovecha del proceso conocido como paralelismo cu\u00e1ntico que le permite considerar todos los caminos a la vez. Esto implica que, si bien la computadora cl\u00e1sica necesita del orden de N\/2 pasos o iteraciones, es decir, 500.000 intentos, la computadora cu\u00e1ntica encontrar\u00e1 la ruta \u00f3ptima tras solo \u221aN operaciones sobre el registro, es decir, 1.000 intentos.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify\">En el caso anterior la ventaja es cuadr\u00e1tica, pero en otros casos es incluso exponencial, lo que significa que con n\u00a0<em>qubits<\/em>\u00a0podemos obtener una capacidad computacional equivalente a 2<sup>n<\/sup>bits. Para ejemplificar esto, es frecuente contar que con unos 270 qubits se podr\u00edan tener m\u00e1s estados base en un computador cu\u00e1ntico -m\u00e1s cadenas de caracteres diferentes y simult\u00e1neas- que el n\u00famero de \u00e1tomos en el universo, que se estima en torno a 2<sup>80<\/sup>. Otro ejemplo, es que se estima que con un computador cu\u00e1ntico de entre 2000 y 2500\u00a0<em>qubits<\/em>\u00a0se podr\u00eda romper pr\u00e1cticamente toda la criptograf\u00eda utilizada hoy en d\u00eda (la conocida como criptograf\u00eda de clave p\u00fablica).<\/p>\n<h2 style=\"text-align: justify\">\u00bfPor qu\u00e9 es importante saber sobre la tecnolog\u00eda cu\u00e1ntica?<\/h2>\n<p style=\"text-align: justify\">Estamos en un momento de transformaci\u00f3n digital en el que distintas tecnolog\u00edas emergentes como blockchain, inteligencia artificial, drones, Internet de las cosas, realidad virtual, 5G, impresoras 3D, robots o veh\u00edculos aut\u00f3nomos tienen cada vez m\u00e1s presencia en m\u00faltiples \u00e1mbitos y sectores. Estas tecnolog\u00edas, llamadas a mejorar la calidad de vida del ser humano acelerando el desarrollo y generando impacto social, avanzan hoy en d\u00eda de manera paralela. Solo en contadas ocasiones vemos compa\u00f1\u00edas desarrollando productos que exploten combinaciones de dos o m\u00e1s de estas tecnolog\u00edas, como blockchain y IoT o drones e inteligencia artificial. Si bien est\u00e1n destinadas a converger generando as\u00ed un impacto exponencialmente mayor, la etapa inicial de desarrollo en que se encuentran y la escasez de desarrolladores y personas con perfiles t\u00e9cnicos hacen que las convergencias sean a\u00fan una tarea pendiente.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify\">De las tecnolog\u00edas cu\u00e1nticas, por su potencial disruptivo, se espera que no solo converjan con todas estas nuevas tecnolog\u00edas, sino que tengan una influencia transversal en pr\u00e1cticamente la totalidad de ellas. La computaci\u00f3n cu\u00e1ntica amenazar\u00e1 la autenticaci\u00f3n, intercambio y almacenamiento seguro de datos, teniendo un impacto mayor en aquellas tecnolog\u00edas en las que la criptograf\u00eda tiene un rol m\u00e1s relevante, como ciberseguridad o blockchain, y un impacto negativo menor pero tambi\u00e9n a considerar en tecnolog\u00edas como 5G, IoT o drones.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify\">Pr\u00f3ximamente en Abierto al P\u00fablico destacaremos algunos ejemplos concretos de c\u00f3mo la aplicaci\u00f3n de las tecnolog\u00edas cu\u00e1nticas est\u00e1 siendo disruptiva en varios sectores y c\u00f3mo el conocimiento abierto nos aporta en la preparaci\u00f3n para estas disrupciones. Mientras tanto, les invitamos a aprender en profundidad sobre el tema a trav\u00e9s de la publicaci\u00f3n\u00a0<strong><em>Tecnolog\u00edas Cu\u00e1nticas: Una oportunidad transversal e interdisciplinar para la transformaci\u00f3n digital y el impacto social<\/em><\/strong><strong><em>.<\/em><\/strong><\/p>\n<div class=\"su-note\">\n<div class=\"su-note-inner su-clearfix\">\u00a0\u00a0<strong>\u00bfQuieres practicar la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica?<\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: justify\">En la red hay ya disponibles decenas de\u00a0simuladores de computadores cu\u00e1nticos\u00a0con diferentes lenguajes de programaci\u00f3n ya existentes como C, C++, Java, Matlab, Maxima, Python o Octave. Tambi\u00e9n,\u00a0lenguajes nuevos como Q#, lanzado por Microsoft. Se puede explorar y jugar con una maquina cu\u00e1ntica virtual a trav\u00e9s de plataformas como\u00a0la de IBM\u00a0y la de\u00a0Rigetti.<\/p>\n<p>Fuente: BID<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/article>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>REDACCI\u00d3N NOTI-AM\u00c9RICA (ECUADOR) Por: Marcos Allende L\u00f3pez En los pr\u00f3ximos a\u00f1os pasaremos de la era digital a la era cu\u00e1ntica. 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