Vivimos en una era tecnológica, pero todavía hay mucho más por venir. En los últimos años, las grandes corporaciones han dado pequeños pero significativos avances en la computación cuántica, que parece estar preparada para transformar el mundo tal como lo conocemos. Los usos potenciales enumerados a continuación tendrán un impacto en todo, desde la movilidad hasta la atención médica. Así como las personas podían ver algunas de las aplicaciones actuales de las computadoras clásicas y tecnologías relacionadas en la década de 1950, podemos sorprendernos con las aplicaciones que surgen para las computadoras cuánticas. En este blog, conocerá todo sobre la computación cuántica y cómo funciona, y las mejores acciones que puede comprar, incluidas Google o IBM.
¿Qué es la computación cuántica?
La computación cuántica es un área multidisciplinaria que combina la informática, la física y las matemáticas para abordar problemas complicados más rápido que las computadoras tradicionales. La computación cuántica abarca tanto la investigación de hardware como el desarrollo de aplicaciones. Al utilizar efectos mecánicos cuánticos como la superposición y la interferencia cuántica, las computadoras cuánticas pueden resolver algunos tipos de problemas más rápidamente que las computadoras convencionales. El aprendizaje automático (ML), la optimización y la simulación de sistemas físicos son algunas de las aplicaciones en las que las computadoras cuánticas pueden ofrecer tal mejora de la velocidad. La optimización de la cartera en finanzas o la simulación de sistemas químicos podrían ser casos de uso futuros, resolviendo problemas que actualmente son inalcanzables incluso para las supercomputadoras más poderosas del mercado.
¿Cómo funciona la computación cuántica?
¿Cuál es la respuesta de uno cuando se le pregunta cómo funciona la computación cuántica? Hagamos un examen completo. Existen algunas similitudes entre las computadoras cuánticas y las convencionales. Ambos tipos de computadoras, por ejemplo, a menudo incluyen chips, circuitos y puertas lógicas. Sus actividades están guiadas por algoritmos (básicamente instrucciones secuenciales) y codifican la información mediante un código binario de unos y ceros.
Los elementos físicos son utilizados por ambos tipos de computadoras para codificar esos unos y ceros. Estos dispositivos representan bits (dígitos binarios) en dos estados en las computadoras clásicas; por ejemplo, una corriente está encendida o apagada y un imán apunta hacia arriba o hacia abajo. Las computadoras cuánticas utilizan bits cuánticos, o qubits, que procesan datos de maneras radicalmente distintas. Mientras que los bits clásicos solo pueden representar uno o cero, un qubit puede estar en una superposición de uno y cero hasta que se mide su estado.
Además, los estados de varios qubits se pueden entrelazar, lo que significa que están vinculados mecánicamente cuánticamente entre sí. La superposición y el entrelazamiento brindan a las computadoras cuánticas características que no están disponibles en la computación tradicional. Los qubits se pueden crear mediante la manipulación de átomos, átomos cargados eléctricamente conocidos como iones o electrones, o mediante la nanoingeniería de los llamados átomos artificiales, como los circuitos de qubit superconductores, utilizando una técnica de impresión conocida como litografía.
¿Cuáles son los principios de la computación cuántica?
Una computadora cuántica funciona sobre la base de principios cuánticos. Superposición, entrelazamiento y decoherencia son solo algunas de las palabras que deben dominarse para comprender completamente los principios cuánticos. Veamos estos principios con más detalle a continuación.
#1. Superposición
La superposición establece que, de forma similar a las ondas en la física clásica, puede combinar dos o más estados cuánticos para producir otro estado cuántico válido. Cada estado cuántico se puede representar alternativamente como una suma de dos o más estados únicos diferentes. Esta superposición de qubits le da a las computadoras cuánticas su paralelismo intrínseco, lo que les permite realizar millones de operaciones al mismo tiempo.
#2. Enredo
El entrelazamiento cuántico ocurre cuando dos sistemas están tan estrechamente vinculados que el conocimiento de uno proporciona un conocimiento inmediato del otro, independientemente de la distancia entre ellos. Los procesadores cuánticos pueden inferir información sobre una partícula midiendo otra. Pueden, por ejemplo, decidir que si un qubit gira hacia arriba, el otro siempre girará hacia abajo, y viceversa. Debido al entrelazamiento cuántico, las computadoras cuánticas pueden resolver problemas difíciles más rápidamente.
Cuando mides un estado cuántico, la función de onda colapsa y obtienes un cero o un uno. El qubit funciona como un bit clásico en esta condición conocida o predecible. El entrelazamiento se refiere a la capacidad de los qubits para asociar sus estados con los de otros qubits.
#3. decoherencia
La decoherencia es la pérdida del estado cuántico de un qubit. Las influencias ambientales, como la radiación, pueden hacer que los estados cuánticos de los qubits colapsen. Diseñar los numerosos elementos que buscan retrasar la decoherencia del estado, como el desarrollo de estructuras especiales que protejan a los qubits de campos externos, es una dificultad de ingeniería significativa en la construcción de una computadora cuántica.
¿Cuáles son los componentes de una computadora cuántica?
Las computadoras cuánticas, como las computadoras tradicionales, tienen hardware y software.
#1. Hardware cuántico
Tres componentes conforman el hardware cuántico.
- Plano de datos cuánticos: El plano de datos cuánticos es el núcleo de la computadora cuántica y contiene los qubits físicos, así como las estructuras necesarias para mantenerlos en su lugar.
- Plano de control y medida: Las señales digitales se convierten en señales analógicas o de control de onda por el plano de control y medición. Las operaciones en los qubits en el plano de datos cuánticos son realizadas por estas señales analógicas.
- Plano del procesador de control y procesador host: El algoritmo cuántico o serie de operaciones es implementado por el plano del procesador de control. El procesador anfitrión se comunica con el software cuántico y envía una señal digital o una serie de bits clásicos a los planos de control y medición.
#2. software cuántico
El software cuántico utiliza circuitos cuánticos para implementar algoritmos cuánticos únicos. Un circuito cuántico es una rutina informática que define un conjunto de operaciones cuánticas lógicas que se realizarán en los qubits subyacentes. Los algoritmos cuánticos se pueden codificar utilizando una variedad de marcos y herramientas de desarrollo de software.
¿Cómo utilizan las empresas la computación cuántica?
La computación cuántica tiene el potencial de transformar las empresas. A continuación se muestran algunos ejemplos de casos de uso:
#1. ml
El aprendizaje automático (ML) es el proceso de estudiar cantidades masivas de datos para ayudar a las computadoras a hacer mejores predicciones y juicios. La investigación de la computación cuántica investiga los límites físicos del procesamiento de la información y está abriendo nuevos caminos en la física fundamental. Muchas disciplinas de la ciencia y la industria se benefician de este estudio, incluida la química, la optimización y el modelado molecular. También se está utilizando cada vez más en los servicios financieros para pronosticar los movimientos del mercado y en la fabricación para optimizar los procesos.
#2. Mejoramiento
La computación cuántica tiene el potencial de mejorar la investigación y el desarrollo, la optimización de la cadena de suministro y la fabricación. Por ejemplo, al optimizar elementos como la planificación de rutas en procesos complicados, puede usar la computación cuántica para reducir los costos relacionados con el proceso de fabricación y reducir los tiempos de ciclo. Otra aplicación es la optimización cuántica de la cartera de préstamos, que permite a los prestamistas liberar efectivo, reducir las tasas de interés y mejorar sus servicios.
#3. Simulación
El esfuerzo computacional necesario para imitar con precisión los sistemas crece exponencialmente con la complejidad de los compuestos y materiales medicinales. Incluso utilizando enfoques de aproximación, las supercomputadoras contemporáneas son incapaces de lograr el nivel de precisión requerido por estas simulaciones. La computación cuántica tiene el potencial de resolver algunos de los problemas computacionales más difíciles en química, lo que permite a los científicos realizar simulaciones químicas que actualmente son intratables. Pasqal, por ejemplo, creó su software computacional QUBEC para ejecutar simulaciones químicas. QUBEC automatiza el trabajo pesado necesario para ejecutar actividades computacionales cuánticas, como el aprovisionamiento autónomo de recursos informáticos, cálculos clásicos de procesamiento previo y posterior y mitigación de errores.
Limitaciones de la computación cuántica
La computación cuántica tiene una inmensa promesa para el desarrollo y la resolución de problemas en una amplia gama de sectores. Sin embargo, actualmente tiene limitaciones.
- La más mínima interrupción en el entorno qubit puede producir decoherencia o deterioro.
- Esto hace que los cálculos colapsen o que se produzcan errores. Como se indicó anteriormente, una computadora cuántica debe estar protegida de todas las interferencias externas durante la computación.
- La reparación de errores durante la etapa de cómputo no ha sido perfeccionada. Como resultado, los cálculos pueden ser poco fiables. Debido a que los qubits no son bits de datos digitales, no pueden beneficiarse de los procedimientos tradicionales de corrección de errores empleados por las computadoras tradicionales.
- La corrupción de datos puede ocurrir al recuperar hallazgos computacionales. Los desarrollos como un algoritmo de búsqueda de base de datos específico que asegura que el acto de medición hace que el estado cuántico se decoherente en la respuesta correcta son prometedores.
La seguridad y la criptografía cuántica aún se encuentran en sus primeras etapas. - La escasez de qubits impide que las computadoras cuánticas desarrollen todo su potencial. Los investigadores aún tienen que producir más de 128.
Stock de computación cuántica a tener en cuenta para 2023
Cubriremos las acciones de computación cuántica para invertir, así como "las mejores" acciones de computación cuántica para comprar, en esta sección. Son los siguientes:
#1. Acciones de computación cuántica de Google
Simplemente no podemos, no importa cuánto lo intentemos, llamar a Google (GOOG) Alphabet. La principal noticia reciente de las acciones de computación cuántica de Google fue su afirmación de haber creado un cristal cuántico. A pesar de nuestros mejores esfuerzos, no pudimos encontrar un solo artículo que describiera adecuadamente esta hazaña. Google está invirtiendo miles de millones de dólares para completar su computadora cuántica para 2029. Para ayudarlo a lograr este objetivo, la corporación estableció el campus de Google AI en California. Una vez establecido, el stock de computación cuántica de Google podría lanzar un servicio de computación cuántica basado en la nube. Así que mantén un ojo en este espacio.
#2. Stock de computación cuántica de Honeywell
Honeywell (HON) ha estado trabajando en estrecha colaboración con una empresa privada, Cambridge Quantum Computing, y acaba de anunciar el nacimiento de una nueva empresa. Además, Honeywell Quantum Solutions (HQS) y Cambridge Quantum (CQ) se fusionarán para formar una nueva empresa (sin nombre) en la que Honeywell invertirá entre $270 y $300 millones. Honeywell será el mayor accionista de la nueva empresa, y los accionistas de CQ poseerán más del 45%.
#3. Acciones de computación cuántica de IBM
IBM Quantum Computing Stock (IBM) todavía se está recuperando de una gran resaca por el exceso de Rometty Kool-Aid, pero su nuevo CEO tiene la computación cuántica en su radar. Además, IBM Quantum Computing Stock tiene como objetivo ayudar a las empresas y a la sociedad a aprovechar los beneficios de la computación cuántica y se ha fijado el objetivo de construir más de 1,000 procesadores qubit para 2023.
#4. Acciones de computación cuántica de Microsoft
Las acciones de Microsoft (MSFT) son un gigante tecnológico de $ 2 billones que incursiona en una variedad de campos, incluida la computación cuántica. La plataforma Azure Quantum de Microsoft brinda a las empresas acceso a la tecnología cuántica.
#5. Otros
Empresas de servicios financieros como JPMorgan Chase y Visa están interesadas en la computación cuántica y la tecnología relacionada.
Computadora cuántica vs. computadora clásica
En comparación con las computadoras convencionales, las computadoras cuánticas tienen una estructura más fundamental. Carecen de memoria y de un procesador. Una computadora cuántica no es más que una colección de qubits superconductores. La información es procesada de manera diferente por las computadoras cuánticas y convencionales.
Los qubits se utilizan en computadoras cuánticas para realizar algoritmos cuánticos multidimensionales. A medida que se agregan qubits, su capacidad de procesamiento crece exponencialmente. Un procesador tradicional emplea bits para ejecutar múltiples programas. A medida que se agregan bits adicionales, su potencia aumenta linealmente. Las computadoras tradicionales tienen significativamente menos poder de cómputo. Las computadoras clásicas son ideales para el trabajo ordinario ya que no tienen errores. Las computadoras cuánticas son las más adecuadas para tareas de alto nivel.
Los ordenadores clásicos no requieren ningún mantenimiento especial. Para evitar el sobrecalentamiento, pueden emplear un ventilador interno simple. Los procesadores cuánticos deben aislarse incluso de las vibraciones más pequeñas y mantenerse extremadamente fríos.
¿Cómo puede comenzar con la computación cuántica?
Si desea experimentar con la computación cuántica, puede comenzar con un emulador de hardware cuántico en su sistema local. Los emuladores son piezas de software que simulan fenómenos cuánticos en una computadora convencional. Además, son predecibles y permiten la observación de estados cuánticos. Se pueden usar para probar algoritmos antes de invertir en tiempo de hardware cuántico. Sin embargo, no pueden reproducir el verdadero comportamiento cuántico.
¿Qué hace realmente la computación cuántica?
La computación cuántica utiliza la teoría cuántica para resolver problemas matemáticos y ejecutar modelos cuánticos. Se utiliza para modelar sistemas cuánticos como la fotosíntesis, la superconductividad y formaciones moleculares complejas.
¿Existen las computadoras cuánticas ahora?
Estos dispositivos superpoderosos son una tecnología próxima muy debatida que aprovecha las características de la física cuántica. En noviembre del año pasado, IBM anunció Osprey, un nuevo procesador de 433 qubits que es tres veces más potente que su predecesor, que se construyó recién en 2021.
¿Qué tan realista es la computación cuántica?
La computación cuántica es real, sin duda, pero puede que no sea todo lo que parece. Todavía hay muchos límites, pero a medida que surgen nuevas tecnologías para mejorar la computación cuántica, también lo hacen sus aplicaciones en todas las industrias.
¿Qué problemas puede resolver una computadora cuántica?
Los problemas complejos que actualmente tardan muchos años en resolverse en la supercomputadora más poderosa podrían resolverse potencialmente en segundos. Las computadoras cuánticas del futuro podrían abrir horizontes antes inimaginables en matemáticas y ciencias, ayudando a resolver problemas existenciales como el cambio climático y la seguridad alimentaria.
¿Qué tan lejos estamos de la computación cuántica?
De forma limitada, la computación cuántica ya está disponible. Sin embargo, es posible que entre en la corriente principal en los próximos cinco a diez años, de manera similar a como las computadoras tradicionales se extendieron desde los laboratorios y las grandes empresas a las empresas de todos los tamaños, así como a los hogares, en las décadas de 1970 y 1980.
Lo más importante es...
La computación cuántica no es lo mismo que la computación tradicional. Emplea qubits, que pueden ser tanto 1 como 0. Los bits en las computadoras tradicionales solo pueden ser 1 o 0. Como resultado, la computación cuántica se ha vuelto significativamente más rápida y poderosa. Se espera que se utilice para abordar una amplia gama de tareas sumamente complejas y valiosas. Si bien tiene limitaciones en este momento, muchas empresas de alto nivel en una amplia gama de industrias lo pondrán a trabajar.
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Referencias
