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Ciencia simplificada: ¿Qué es la computación cuántica?

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La computación cuántica puede revolucionar nuestra capacidad para resolver problemas que son difíciles de abordar incluso con las supercomputadoras más grandes. Las computadoras cuánticas consisten en bits cuánticos o “qubits”. Estos qubits juegan un papel similar a los bits en […]

La computación cuántica puede revolucionar nuestra capacidad para resolver problemas que son difíciles de abordar incluso con las supercomputadoras más grandes. Las computadoras cuánticas consisten en bits cuánticos o "qubits". Estos qubits juegan un papel similar a los bits en las computadoras digitales de hoy. Sin embargo, las leyes de la mecánica cuántica permiten que los qubits codifiquen exponencialmente más información que bits. Al manipular la información almacenada en estos qubits, los científicos pueden producir rápidamente soluciones de alta calidad a problemas difíciles. Los científicos han demostrado estas aceleraciones cuánticas en varias aplicaciones, incluidas las búsquedas en bases de datos. La carrera ahora está en marcha para encontrar a otros.

Los investigadores esperan que las computadoras cuánticas sean particularmente buenas para calcular las propiedades de los sistemas físicos que son inherentemente mecánicos cuánticos. Estas aplicaciones incluyen moléculas utilizadas como catalizadores químicos, que a pesar de su gran tamaño están sujetas a la mecánica cuántica. También incluyen los quarks y gluones que se agrupan dentro de los núcleos de los átomos. Las computadoras cuánticas también pueden ser especialmente buenas para resolver problemas de optimización, que implican elegir la mejor alternativa entre una amplia gama de opciones. Las computadoras cuánticas disponibles en la actualidad son prototipos pequeños y ruidosos, pero el campo está progresando rápidamente. Es posible que las computadoras cuánticas se conviertan pronto en una parte fundamental del panorama informático a medida que avanzamos más allá de las computadoras a exaescala de vanguardia.

Hechos de la Computación Cuántica
 Las computadoras cuánticas aprovechan las leyes de la mecánica cuántica para realizar ciertos cálculos exponencialmente más rápido que las supercomputadoras actuales.
 La Oficina de Ciencias del DOE respalda dos bancos de pruebas de computación cuántica para promover el estado del arte en hardware de computación cuántica.
 Las aplicaciones de la computación cuántica pueden tener algún día repercusiones tanto para la ciencia como para la industria.
 DOE Office of Science: Contribuciones a la computación cuántica
 El apoyo a la investigación en computación cuántica se originó en el programa de Investigación en Computación Científica Avanzada en 2017 y se extendió rápidamente por la Oficina de Ciencias. La cartera de investigación ahora incluye aplicaciones en física nuclear y de partículas, ciencia del plasma, química y materiales. También incluye la mejora de los componentes fundamentales de las computadoras cuánticas, el desarrollo de un control sofisticado para aprovechar al máximo cualquier grupo de qubits y la investigación en ciencias de la computación que, en última instancia, hará que las computadoras cuánticas sean más fáciles de usar.
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