Preguntas y respuestas: ¿Por qué hay tanta publicidad sobre la computadora cuántica?

¿Qué tan avanzadas están las tecnologías cuánticas? ¿Y qué queremos decir realmente cuando usamos la palabra cuántica? El asesor principal Ulrich Busk Hoff ha estado investigando y comunicando sobre física cuántica durante varios años. Aquí proporciona una visión general de un campo en rápido desarrollo.

¿Qué es la tecnología cuántica?

Es el campo de las tecnologías en el que se utiliza activamente la física cuántica. Es decir, tecnologías que solo son posibles utilizando fenómenos físicos cuánticos. Suelen ser fenómenos como la superposición, donde un objeto, como un átomo, puede asumir más de un valor o estar en más de un lugar al mismo tiempo, y el entrelazamiento, donde un objeto, como un átomo, está físicamente separado. de otro átomo, pero donde, sin embargo, están conectados de modo que un impacto de un átomo también afectará al otro.

La física cuántica tiene más de 100 años, entonces, ¿qué hay de nuevo?

De hecho, las ideas son antiguas, de la época de Niels Bohr y Einstein, pero ahora hemos llegado a una etapa en la que se han demostrado las teorías y podemos comenzar a explotarlas en la práctica. Podemos hacer esto porque hoy podemos controlar sistemas físicos cuánticos como átomos, electrones o fotones de tal manera que puedan usarse para soluciones tecnológicas como encriptación, sensores y computadoras, aunque la mayor parte solo es posible en laboratorios. .

¿Qué tecnología cuántica es la más madura?

Estamos bastante avanzados en encriptación y sensores. El año pasado, DTU participó en varios experimentos de demostración con datos cifrados cuánticamente enviados entre dos ubicaciones geográficas.

En sensores cuánticos, ya hay muchos tipos diferentes que pueden medir cantidades físicas con extrema precisión. Algunos pueden medir pequeñas variaciones en el campo gravitatorio. Esto se puede utilizar, por ejemplo, en obras de construcción para mapear el subsuelo antes de la construcción o para predecir terremotos. Otros sensores miden los campos magnéticos de, por ejemplo, la actividad muscular y las vías nerviosas y tienen un gran potencial en campos como el diagnóstico médico. Los sensores de campo magnético también se pueden utilizar con fines militares como la navegación.

La computadora cuántica es probablemente la tecnología más inmadura.

¿Por qué hay tanto bombo sobre la computadora cuántica?

Hay varias razones. Lo que inició el revuelo, y de alguna manera lo sigue impulsando, es un algoritmo para computadoras cuánticas que Peter Shor, un matemático estadounidense y profesor del MIT, desarrolló en 1994. El algoritmo de Shor hace posible que una poderosa computadora cuántica descifre el cifrado RSA. . Esta es la encriptación que se usa mucho cuando enviamos datos por Internet.

Pero también existe una suposición clara de que las computadoras cuánticas eventualmente podrán manejar muchos otros cálculos que son imposibles con una computadora común. Por lo tanto, se prevé un gran potencial de mercado para las computadoras cuánticas. En otras palabras, se puede ganar mucho dinero para aquellos que pueden realizar la computadora cuántica.

Y la exageración también se debe en parte a que la computadora cuántica es tan difícil de desarrollar y a su explotación de fenómenos cuánticos que son incomprensibles para muchos. La fascinación con la tecnología en sí misma contribuye a la exageración.

¿Cuándo tendremos computadoras cuánticas?

Todavía estamos muy lejos de tener una computadora cuántica completamente desarrollada. Todavía no está claro qué sistema físico constituirá los bits cuánticos que se pueden utilizar mecánicamente cuánticamente dentro de la computadora cuántica. Algunos están probando fotones, otros átomos o iones, y otros, electrones en material superconductor. En algunos lugares se utilizan oscilaciones mecánicas. La investigación y el desarrollo se llevan a cabo en todas estas plataformas en todo el mundo.

Los cálculos muestran que se necesita una computadora cuántica de 10 a 20 millones de bits cuánticos para romper un cifrado RSA. En este momento, la computadora cuántica más grande está en la región de 430 bits cuánticos. Así que todavía hay camino por recorrer. Entonces, a riesgo de convertirse en el hazmerreír de la posteridad, supongo que pasarán otros 20 años antes de que tengamos una computadora cuántica que cumpla con estas expectativas.

¿Recibiré una computadora cuántica en casa?

Responderé a esto basándome en dónde está la tecnología hoy y en lo que creemos que una computadora cuántica será buena, y con esto en mente, supongo que las computadoras cuánticas no serán algo que tendremos en casa. Será para cálculos muy específicos y de gran escala. No será una computadora que podamos usar para ir a Facebook o ver videos de YouTube.

Creo que la computadora cuántica tendrá un papel como HPC (computación de alto rendimiento), al que puede comprar acceso hoy si necesita realizar cálculos a gran escala. Pero podría estar completamente equivocado. La tecnología a menudo se desarrolla de manera completamente diferente a lo que predecimos, por lo que todos podemos estar caminando con una computadora cuántica en nuestros bolsillos en 30 años.

¿Necesita estar interesado en la física cuántica como no físico?

Los fenómenos cuánticos como la superposición y el entrelazamiento son una parte muy fascinante de la naturaleza que puede causar asombro e inspirar pensamientos completamente nuevos en nosotros como humanos. En lugar de correr por el mundo con las anteojeras puestas, nos hace detenernos y reconocer que hay mucho más en la naturaleza de lo que se ve a simple vista. Es como el firmamento. Básicamente, podríamos ser indiferentes a los agujeros negros y la «materia oscura», pero creo que se trata de fascinación, educación general y ser consciente de lo que la naturaleza realmente contiene.

En este momento, no encontramos las aplicaciones de la tecnología cuántica en nuestra vida cotidiana. Esto quiere decir que cuando hablamos de ellos, tenemos que hablar de fenómenos cuánticos. Nos desafían porque no tenemos experiencia, por ejemplo, con la superposición en nuestro mundo visible, que se rige por la física convencional, donde objetos como una silla solo pueden estar en un lugar de la habitación.

Pero creo que cuando empecemos a utilizar la tecnología cuántica, dejaremos de centrarnos en los fenómenos cuánticos subyacentes. Este es, de hecho, el caso de otras tecnologías como las PC y los teléfonos móviles. La mayoría de nosotros no pensamos en cómo funcionan. Pero sabemos cómo usarlos.