WTF són Qubits? Els i els zeros de la computació quàntica són moltes coses alhora

Els Qubits estan prenent més atenció en aquests dies. Potser heu sentit parlar d’ells i, si ho teniu, probablement ja ho sabreu alguna cosa fer amb ordinadors. El que, exactament, tenen a veure amb els ordinadors és tan confús que, abans de submergir-nos directament, aconseguim el nostre cap col·lectiu al voltant de la idea de la computació quàntica. En la mecànica quàntica, els sistemes poden presentar comportaments molt peculiars. Entre aquests hi ha la superposició, quan una partícula es troba en dos llocs alhora, i l'entrecreuament, quan el comportament d'una partícula afecta el comportament d'altres partícules més llunyanes. Aquests fenòmens no apareixen en la nostra vida quotidiana, de manera que no ens preocupem que el gos estigui assegut al gat ni cap dels dos que es trobin en un rebost de tres estats. La forma de construir equips ara mateix es basa en materials anomenats transistors, àlies semiconductors que interactuen i amplifiquen els senyals electrònics, i no poden aprofitar els estats quàntics. Les computadores quàntiques són diferents.

Però si heu construït un ordinador, ho va fer tractar directament amb els fenòmens quàntics, els vostres dispositius electrònics podrien fer coses increïbles. Aquest tipus d’ordinadors podrien funcionar a velocitats increïbles; tamisar els detalls de dades en pocs segons. El nucli de fer aquest treball és transformar la naturalesa de les dades. Actualment, les dades es codifiquen en dígits binaris que anomenem bits, existint simplement com un dels dos estats. Però si trobeu una manera de fer que els bits quàntics, és a dir, existeixen en diversos estats alhora, serien bits quàntics o qubits.

Un qubit funciona específicament aprofitant la superposició i tenint la capacitat de no ser només un dels dos estats diferents, sinó alhora tots dos estats. És com un interruptor de llum que està en tots dos i apagat (una metàfora apta quan es considera que els qubits es basen en polaritzacions particulars dels fotons). Això és estrany per a nosaltres en el món real pensar, però en el món de la física quàntica no és gens estrany.

Els Qubits també mostren entrellaçament quàntic perquè es poden actuar simultàniament, ajudant a accelerar els processos basats en dades. Un ordinador que funcioni pot fer dues coses al mateix temps o, més enllà del punt, executar-se a través d'un procés de diversos passos a la vegada.

Per exemple, diguem que teniu un dispositiu que travessa dades profundes, com ara el número de telèfon de tothom a tot el món, i que organitza i analitza cada entrada. Una computadora quàntica basada en qubits podria aconseguir aquesta tasca molt més ràpid, ja que les dades no necessiten ser tamisades una per una. Com que les dades poden assumir múltiples estats, es poden processar molt més ràpidament.

La computació quàntica en si mateixa s’inicia, però aconseguir que les tasques funcionin ha estat un esforç molt més difícil. Hi ha hagut una sèrie d’èxits mesurables en l’última dècada. El 2013, Google va llançar el Laboratori d'Intel·ligència Artificial Quantum en col·laboració amb la NASA i va construir amb èxit una computadora quàntica D-Wave de 512 qubit. El mes passat, els investigadors han resolt problemes que dificulten el desenvolupament de qubits òptics; i altres van donar a conèixer la prova reeixida d’una cosa anomenada “qutrit”, que pot existir en dos, però tres diferents estats superposats.

Algú d’aquest fet afectarà alguna vegada la manera en què interactuem amb la tecnologia del mercat de masses? És probable que hi hagi pocs valors pràctics per conèixer el coneixement, més enllà d’entendre les ramificacions d’aquest que no s’aconsegueix.