La evolución de la computación ha dado lugar a dos enfoques muy distintos para resolver problemas: la computación clásica, que usamos a diario, y la computación cuántica, una tecnología emergente que promete cambiar la forma en que abordamos cálculos extremadamente complejos.
¿Qué es una computadora clásica?
Las computadoras tradicionales, desde las primeras máquinas con tarjetas perforadas hasta las supercomputadoras actuales, comparten un mismo principio de funcionamiento. Todas procesan la información de forma secuencial y representan los datos mediante bits, unidades básicas que solo pueden tomar dos valores: 0 o 1.
Gracias a esta lógica binaria y a operaciones matemáticas y lógicas bien definidas, las computadoras clásicas permiten desarrollar desde aplicaciones simples hasta sistemas operativos complejos y cálculos de alto rendimiento.
¿Qué es una computadora cuántica?
Las computadoras cuánticas también están diseñadas para resolver problemas, pero lo hacen de una manera completamente distinta. En lugar de bits, utilizan cúbits, que pueden representar 0, 1 o ambos estados al mismo tiempo, gracias a principios de la mecánica cuántica como la superposición y la interferencia.
Esta capacidad les permite manejar estructuras matemáticas mucho más complejas y explorar múltiples posibilidades de cálculo de forma simultánea, algo que no es posible con la computación tradicional.
Diferencias clave entre computación clásica y cuántica
Computación clásica
Se utiliza en computadoras personales, servidores y dispositivos de uso general.
Procesa información mediante bits con estados definidos (0 o 1).
Sigue una lógica secuencial para resolver problemas paso a paso.
Computación cuántica
Requiere hardware especializado basado en principios cuánticos.
Trabaja con cúbits, capaces de existir en superposición de estados.
Emplea lógica cuántica e interferencias para abordar problemas complejos con mayor eficiencia.
¿Cómo procesan los problemas?
A diferencia de las computadoras clásicas, que deben calcular cada etapa de una operación compleja, los procesadores cuánticos utilizan circuitos cuánticos que permiten analizar múltiples soluciones al mismo tiempo. En lugar de ofrecer una única respuesta exacta, suelen generar conjuntos de resultados probables, entre los cuales se identifica la solución más adecuada.
Aunque esto puede parecer menos preciso, para ciertos problemas extremadamente complejos esta aproximación podría reducir cálculos que tomarían miles de años en computadoras clásicas a solo minutos u horas.
Trabajo conjunto entre computación clásica y cuántica
En la práctica, la computación cuántica no reemplaza a la computación clásica. Ambas tecnologías están pensadas para trabajar de manera complementaria.
Los flujos de trabajo más eficientes asignan a las computadoras cuánticas las tareas donde ofrecen ventajas claras, mientras que las computadoras clásicas se encargan del resto del procesamiento.
¿Cuándo la computación cuántica es superior?
Para la mayoría de tareas cotidianas, la computación clásica seguirá siendo la opción más eficiente. No obstante, cuando científicos e ingenieros enfrentan problemas de una complejidad extrema, la computación cuántica se convierte en una alternativa poderosa.
Incluso las supercomputadoras más avanzadas siguen basándose en tecnología binaria desarrollada en el siglo XX. Frente a ciertos desafíos modernos, ese enfoque empieza a mostrar sus límites, y es ahí donde la computación cuántica abre nuevas posibilidades.
Casos de uso de la computación cuántica
Aunque todavía se encuentra en una etapa de desarrollo, la computación cuántica ya muestra un gran potencial en distintos sectores donde la complejidad de los cálculos supera las capacidades de la computación tradicional.
Industria farmacéutica
Las computadoras cuánticas podrían transformar el desarrollo de medicamentos al permitir simulaciones precisas de moléculas y reacciones bioquímicas.
Esto facilitaría la identificación de nuevos compuestos, reduciría los tiempos de investigación y aceleraría la creación de tratamientos médicos más eficaces, con un impacto directo en la salud y la calidad de vida.
Química y sostenibilidad
Gracias a su capacidad para modelar interacciones químicas complejas, la computación cuántica también abre nuevas oportunidades en el campo de la química.
Podría contribuir al diseño de catalizadores más eficientes, al desarrollo de alternativas a los procesos petroquímicos tradicionales y a métodos más efectivos para la reducción o descomposición del carbono, clave en la lucha contra el cambio climático.
Inteligencia artificial y aprendizaje automático
El avance acelerado de la inteligencia artificial y el aprendizaje automático está llevando al límite el hardware actual, tanto en capacidad de procesamiento como en consumo energético.
En este contexto, los algoritmos cuánticos podrían ofrecer nuevas formas de analizar grandes volúmenes de datos, optimizando ciertos procesos y acelerando la resolución de problemas complejos dentro de los modelos de IA.
Con estos conceptos en mente, resulta más fácil comprender el alcance de esta tecnología.
El siguiente video plantea una pregunta sencilla que resume esta idea y muestra la respuesta