Diferencia entre ordenadores actuales y cuánticos

[lilly]

¿Qué diferencia hay entre los ordenadores actuales y los cuánticos? Entiendo que en los actuales por ejemplo la letra h sea una combinación de unos y ceros tan larga como alta sea la capacidad del ordenador. ¿Cómo sería esa misma letra en un ordenador cuántico? Gracias.

[jaumegs]

Todavía no se ha logrado construir un circuito cuántico que compruebe la validez de su razonamiento ni la posibilidad de su construcción.

Pongamos como ejemplo un registro de 8 bits (un ordenador es algo demasiado complejo como para describirlo aquí). Éste registro en un computador tradicional puede tomar un valor a la vez, es decir, tras una operación vale x, se realiza otra operación y pasa a valer y... así sucesivamente. El mismo registro en un computador cuántico puede tener todos los estados posibles, es decir, vale 0, 1, 2, 3, ... 255. Todo al mismo tiempo. Las operaciones sobre el registro van añadiendo o quitando (dicho de forma simplista) estados posibles, colapsando el registro en un único estado al final del proceso.

¿Qué significa eso? Un computador tradicional es una máquina de Turing determinista. Por otro lado, un computador cuántico es una máquina de Turing no determinista. Una máquina de Turing determinista solo puede estar en un estado al mismo tiempo. Una máquina de Turing no determinista puede estar en muchos estados al mismo tiempo. Te recomiendo leer algo sobre teoría de lenguajes y autómatas para acabar de comprender el concepto de determinista y no determinista.

¿Qué consecuencia tiene esto? Hay algoritmos no deterministas equivalentes a algoritmos deterministas que requieren tiempos de cómputo muy inferiores. Notar que un computador tradicional puede hacer exactamente las mismas tareas que uno cuántico, la única diferencia es el tiempo que tarda en realizarla. Por ejemplo, un computador cuántico tardaría unos segundos en descifrar información cifrada mediante mecanismos tradicionales, sin embargo, un ordenador tradicional puede tardar miles de años.

Repito. Todo lo que digo es un resumen muy simplista sobre unos conceptos teóricos aún por comprobar.

[jaumegs]

Me olvidaba. La representación de la letra h en un ordenador cuántico sería la misma (si se usa la misma codificación). La diferencia está en el proceso de cálculo.

[lilly]

Gracias.

[JMA]

Un ordenador actual no puede hacer una suma en paralelo, uno cuántico sí.

[mpaniaguam]

Al menos hay dos propiedades de la Mecánica Cuántica aprovechables para la posible construcción de Computadores Cuánticos, la superposición de estados y el Entrelazamiento; lo que ha comentado brillantemente jaumegs describe perfectamente la utilización de la superposición de estados que conduce a un aumento notable de la velocidad de cómputo ya que la mayoría de las operaciones que en un computador ordinario hay que ejecutarlas una tras otra (mientras no obtengamos el resultado de la primera operación no podemos comenzar a ejecutar la segunda), en un ordenador cuántico se ejecutan en paralelo, simultáneamente; esta ganancia de tiempo se ve muy claramente en las tareas de tipo recursivo, como por ejemplo el calculo del factorial de un número: en un Computador ordinario hay que calcular uno a uno el producto de cada número por el anterior, y por el anterior, y por el anterior… hasta llegar al 1; en el computador cuántico se calcularían todos los productos a la vez.

El entrelazamiento Cuántico también sería utilizable en computación a la hora de mover la información de un sitio a otro; en un computador ordinario no hay más remedio que mover los bits de información físicamente de un lugar a otro, por ejemplo de la memoria al dispositivo de salida; en el computador cuántico se dispondrían QBITS entrelazados en la memoria y en la salida de forma que una vez determinado el estado del QBIT de la memoria instantáneamente se dispondría de tal información en el QBIT entrelazado disponible en la salida.

Todo esto a nivel teórico suena bien, el futuro nos dirá si es realmente aplicable en la práctica, yo personalmente tengo mis dudas aunque sé que se están haciendo algunos experimentos muy prometedores.

[jaumegs]

Hay mucha controversia sobre la realidad del entrelazamiento cuántico. La teoría más aceptada es que no permite el envío de información instantáneo (contradice las leyes de la relatividad). Si los científicos que estudian el tema aún no se han puesto de acuerdo en sus bases es muy aventurado buscar aplicaciones prácticas para el fenómeno.

Hay otras aplicaciones para en entrelazamiento cuántico si funciona como debe funcionar para ser usado para el envío de información instantáneo, la posibilidad de cifrar información de forma absolutamente segura y por segura no me refiero a los métodos actuales que hacen uso de la incomputabilidad de algunas operaciones, sino a la imposibilidad absoluta.

La mecánica cuántica nos ofrece en un marco teórico posibilidades explotables en el mundo de la computación verdaderamente fascinantes, pero aún nos queda por ver su aplicación real.

[Antigravedad]

Para que puedas hacerte una idea aproximada, debes pensar que un ordenador cuántico se parecería a una orquesta. La riqueza de la información reside en el conjunto, en todos los músicos tocando al mismo tiempo mientras que el operador es el director de orquesta que envía sus órdenes (aunque estas no son interpretadas con la misma exactitud y rigor con que ocurre en la computación clásica, depende de la "personalidad" del músico/qbit que la recibe).
Si separas parte de la información para obtener un resultado "observación" se llama a esta operación, se pierde todo el resto. Por ejemplo, si te fijas en el sonido de los platillos todo el resto de la sinfonía desaparece.
Un ordenador cuántico funciona por "enredo" o entrelazamiento de la información de forma similar a un holograma: la parte contiene parte del todo y aunque se pierda una fracción importante de la información, esta puede seguir siéndo comprensible, cosa que no ocurre con la información clásica.

Saludos.