Computación cuántica: el futuro más rápido de la computación

Las computadoras se han convertido en una parte importante de nuestras vidas en los últimos años; en cualquier sector, ya sea la educación o una demostración de ciencia espacial, las computadoras se emplean en todas partes, y hoy en día es imposible realizar cualquier trabajo sin ellas. Entonces, desde que se inventaron las computadoras, su tamaño se ha reducido y su capacidad ha crecido. Por ejemplo, es posible que haya notado que el chip de su teléfono inteligente, que tenía 1 GB en 2010, ahora tiene un tamaño de 1 terabyte. Como resultado, puede ver qué tan rápido está evolucionando la tecnología.
A pesar de que las computadoras se han vuelto más poderosas con el tiempo, las computadoras que usas hoy en día todavía tienen algunas restricciones, como el consumo de energía. Esto abre las puertas a la introducción de nuevas formas de computación.

¿Qué es la computación cuántica?

La computación cuántica es un tipo de computación que utiliza fenómenos cuánticos como la superposición y el entrelazamiento para realizar cálculos. Debido a su capacidad para consultar, monitorear, analizar y actuar fácilmente sobre datos de cualquier fuente, esta fantástica tendencia tecnológica también está involucrada en evitar la propagación del coronavirus y desarrollar vacunas viables. La banca y las finanzas son otra industria en la que se utiliza la computación cuántica para controlar el riesgo crediticio, el comercio de alta frecuencia y la detección de fraudes.

Computadora cuántica: un enfoque diferente para 0 y 1

En su computadora portátil o computadora actual, 'bit' se usa para el cálculo, donde los datos se almacenan en forma de números binarios cero y uno o números binarios usando lenguaje de máquina (El lenguaje de máquina está escrito en código binario, que tiene solo dos dígitos 0 y 1 porque la computadora solo entiende la señal binaria es decir 0 y 1 y el circuito de la computadora es decir el circuito en código binario porque la computadora solo entiende la señal binaria es decir 0 y 1 y el circuito en código binario porque lo reconoce y transforma a impulsos eléctricos, con 0 indicando apagado y 1 indicando encendido.
Cualquier software se crea para la computadora, luego se convierte a lenguaje de máquina, y cuando su procesador colorea cualquier software, usa este lenguaje de máquina para llevar a cabo todos los procesos.

Computadora cuántica: la teoría básica de la computación cuántica se basa en un átomo, la idea consiste en usar un átomo como una micro calculadora para decidir 0 (cero) y 1 (uno).

Cualquier átomo gira naturalmente, según la física, y este giro puede ser hacia arriba o hacia abajo, es decir, hacia arriba y hacia abajo. Si observamos la tecnología digital, todo se retiene en forma de 0 y 1, es decir, el espín ascendente del átomo podría ser 1 y el espín descendente podría ser 0, pero si se detecta el espín atómico, sería 0. Entonces puede estar en la parte superior e inferior al mismo tiempo, por lo que se llama Qubit porque no es lo mismo que un bit en una computadora típica. Los bits cuánticos, también conocidos como qubits, se diferencian de los bits en que la información en bits puede tomar la forma de un 0 o un 1, mientras que la información en los qubits puede tomar la forma de un 0 o un 1. Puede ser en un valor 0 o 1.

Entonces, una computadora que involucra Quantum Basics para calcular y resolver nuestros complicados cálculos se convierte en una computadora cuántica.

Se informa que una computadora cuántica de 40 cubos cúbicos tiene una capacidad computacional similar a las supercomputadoras actuales y la capacidad de calcular datos mucho más rápido que las supercomputadoras actuales.

Nuestras supercomputadoras ahora no son lo suficientemente súper para nuestros problemas más recientes

Hemos confiado en las supercomputadoras para abordar la mayoría de los problemas hasta ahora. Estas son computadoras tradicionales extremadamente poderosas con miles de núcleos de CPU y GPU. Las supercomputadoras, por otro lado, no son muy hábiles para abordar ciertos tipos de problemas que parecen simples a primera vista. Esta es la razón por la cual se requieren computadoras cuánticas.
por ejemplo : Considere el siguiente escenario: necesita sentar a diez personas meticulosas en una cena y solo hay un plan de asientos perfecto entre todas las combinaciones imaginables. ¿Cuántas combinaciones diferentes tendrías que probar antes de decidirte por la mejor?
Usando la fórmula factorial N se convierte en 3.628.800, es decir, 3 millones de combinaciones para solo 10 personas.
Entonces, si inducimos una versión más grande de este tipo de problemas, se necesita una solución más confiable y rentable.

Además, las supercomputadoras carecen de la memoria de trabajo para manejar las numerosas combinaciones de situaciones del mundo real, las versiones más grandes de este tipo de problemas confunden incluso a nuestras supercomputadoras más poderosas.
Cada combinación debe ser analizada una por una por supercomputadoras, lo que puede llevar mucho tiempo.

Las computadoras cuánticas son más rápidas

Las computadoras cuánticas pueden representar estos enormes problemas en espacios multidimensionales masivos creados por computadoras cuánticas. Esto es algo de lo que las supercomputadoras tradicionales son incapaces.

Los algoritmos de interferencia de ondas cuánticas se utilizan luego para localizar soluciones en este ámbito y traducirlas de nuevo en formas utilizables y comprensibles.

La búsqueda de Grover es un algoritmo cuántico prometedor que emplea estos principios. Suponga que necesita ubicar un elemento de una lista de N. En una computadora tradicional, tendría que verificar un promedio de N/2 elementos y, en el peor de los casos, tendría que verificar todos los N.
En una computadora cuántica, la búsqueda de Grover encontraría el elemento después de verificar aproximadamente N de ellos. Esto ofrece una mejora significativa en la velocidad de procesamiento y ahorro de tiempo. Por ejemplo, suponga que necesita ubicar un elemento de una lista de un billón, y cada elemento tomó un microsegundo para verificar:
De esta manera, una computadora tradicional tardará alrededor de una semana.
Una computadora cuántica tardará alrededor de 1 segundo en completarlo.
Por lo tanto, son excelentes para los problemas de optimización.

Las computadoras cuánticas alterarán el panorama de la seguridad de los datos. A pesar de que las computadoras cuánticas serán capaces de descifrar muchos de los esquemas de encriptación actuales, se espera que desarrollen alternativas a prueba de hackers.

La computadora cuántica de Google "Sycamore" completó un cálculo en menos de cuatro minutos (200 segundos) que habría tomado 10,000 años en la computadora más poderosa del mundo. Es el comienzo de la primera computadora cuántica completamente funcional del mundo, que será capaz de producir mejores medicamentos, desarrollar una inteligencia artificial más inteligente y resolver misterios cósmicos.

El tamaño importa

Las computadoras cuánticas tienen el potencial de ser masivas en términos de capacidad computacional. En realidad, actualmente son del tamaño de un refrigerador residencial, con una caja de control del tamaño de un armario.

Los bits cuánticos, o qubits (CUE-bits), se usan de la misma manera que los bits se usan en una computadora convencional para almacenar información en forma cuántica.

Implementación de combinaciones Advanced Techs

Superfluidos: Los superfluidos se utilizaron para enfriar superconductores. Enfriamos estos superconductores a una centésima de grado Celsius por encima del cero absoluto, que es la temperatura teóricamente más baja permitida por la física.

Superconductores : cuando los electrones pasan a través de los superconductores, forman pares de Cooper, que atraviesan un túnel cuántico conocido como unión de Josephson.

Control: Un qubit que es superconductor. Podemos regular el comportamiento del qubit y hacer que contenga, modifique y lea información disparándole fotones.

Superposición: un qubit no es particularmente útil por sí solo. Sin embargo, podemos generar grandes espacios computacionales creando muchos y conectándolos en un estado conocido como superposición. Luego usamos puertas programables para expresar problemas complejos en esta área.

Entrelazamiento : el entrelazamiento cuántico permite que los qubits permanezcan completamente acoplados a pesar de su comportamiento aleatorio. Los problemas complicados específicos se pueden abordar de manera más eficiente y rápida utilizando algoritmos cuánticos que aprovechan el entrelazamiento cuántico.