¿Qué son los cúbits?

Llevo más de una semana en Platzi y quería compartir algo que no comprende el Curso “Fundamentos de Ingeniería de Software”, un excelente curso que he terminado y que abarca todo lo que una persona necesita saber sobre como funciona el software y el hardware en la actualidad.

Querría hablar sobre el concepto de cúbit y les adelanto que aunque sea algo denso, merecerá la pena entender esto porque marcará un antes y un después en la tecnología.

Como ustedes habrán podido imaginar por el nombre, un cúbit o bit cuántico es una nueva forma de codificación de la información en informática.

En el curso se hablaba sobre el bit como un sistema de numeración binario en el cual solo puede haber 2 valores, el cero y el uno y dos estados, que si lo comparamos con una bombilla, esta puede estar apagada (cero) o encendida (uno).

Pero para explicar el concepto de cúbit, no es posible utilizar la mecánica clásica y hay que introducirse en la mecánica cuántica.
Para ello, vamos a pensar en una computadora cuántica, por lo tanto, la unidad básica de información sería el cúbit y esta se podría almacenar en un átomo de hidrógeno.

Cuando el electrón del átomo de hidrógeno está en el nivel energético más bajo, sería un “cero” y en el nivel energético más alto, un “uno”.
No hemos hablado de los estados del cúbit, pero, ¿y si el estado del cúbit fuese “cero” y “uno” a la vez?
Si llegados a este punto, les va a estallar el cerebro, no se preocupen, yo también a veces pienso que esto es ciencia ficción.
Ya que para llegar a comprender esta idea tan compleja, voy a intentar explicarlo con otro ejemplo clásico de la mecánica cuántica: El Gato de Schrödinger.

Este experimento mental (ningún gato murió en este experimento) consiste en un sistema compuesto por una caja cerrada y opaca que contiene un gato en su interior, además de una botella de gas venenoso y un dispositivo el cual tiene una partícula radioactiva con una probabilidad del 50% de desintegrarse en un tiempo dado. Entonces el problema surge que hasta que no abramos la caja, no vamos a saber si el gato esta vivo o muerto.
Entonces si el observador abre la caja, podrá comprobar si el gato ha muerto o no. Si hiciésemos el experimento muchas veces, el 50% de las veces morirá y el otro 50% de las veces, el gato saldrá vivo.
Pero usando la interpretación de la mecánica cuántica, el gato estará vivo y muerto a la vez, es decir, estará en una superposición de estados, los dos estados a la vez.
Usando esta analogía con los cúbits, se deduce que en este caso el estado es “cero” y “uno” a la vez. Al usar la computación cuántica nos reporta grandes ventajas respecto a las computadoras tradiciones:

• Realizar muchos cálculos al mismo tiempo.
• Obtener ahorros exponenciales en tiempo de procesamiento.
  Estas son algunas ventajas. Para que os hagáis una idea, para factorizar un número (es descomponer un número en números primos) de 1000 dígitos, las actuales computadoras tardarían del orden de millones de años, pero con la computación cuántica se estima que este cálculo lo haría ¡en 20 minutos!

La desventaja que comportan los cubits, sería que aún no se ha dominado esta tecnología y solo se ha podido sintetizar después de una gran inversión económica. De momento Google o IBM están dedicando mucho esfuerzo en desarrollar esta tecnología. Google habla de alcanzar los 49 cubits este año (2017). Pero de momento y a nivel comercial, IBM hace unos meses ha implementado un procesador cuántico de 17 cubits que han denominado la línea IBM Q.

El coste es debido a que actualmente la información cuántica (cúbit) está sujeta a los errores e interferencias producidos por el medio, ya que esta tecnología funciona en un entorno aislado que no afecte a la información cuántica. En las universidades se estudian nuevos métodos para proteger la información cuántica.
En la investigación sobre como fabricar ordenadores cuánticos, el proceso sería tratar de atrapar cadenas de iones, para luego usar láseres para enfriar el ion hasta llegar casi al límite físico del cero absoluto (temperatura más baja posible, que teóricamente esta establecida en -273º de manera aproximada).

Podría extenderme más sobre el tema, pero creo que es una buena aproximación inicial al concepto de cúbit. Con esto quiero animar a los compañeros de Platzi (tanto estudiantes como profesores) a indagar más sobre el tema y puede que en un futuro sean referentes y se conviertan en el próximo Lorenzo Página, Guillermo Puertas o Esteban Trabajos de los cúbits.