Originalmente respondido: ¿Cómo debo explicarle a mi hijo muy inteligente cómo funcionan las computadoras cuánticas? La palabra clave en la pregunta original era inteligente. Supongamos que significaba un coeficiente intelectual de 125 o mejor, 12 años o mejor.
Las computadoras normales usan puertas lógicas para procesar números y textos expresados como bits. Las computadoras cuánticas usan puertas cuánticas para procesar la información expresada como qubits. Las puertas lógicas básicamente siguen reglas tales como si A está arriba y B también está arriba, entonces la salida de la puerta AND está arriba. Las puertas cuánticas siguen estas reglas, pero al usar qubits, bits cuánticos, permiten que las entradas no sean solo hacia arriba o hacia abajo, sino también hacia la izquierda, derecha, atrás y adelante. Esto permite una selección más amplia de opciones para puertas cuánticas. Al seleccionar la serie correcta de puertas cuánticas, la computadora cuántica procesará los qubits para que terminen en un estado que resuelva el problema. Se necesita un rango más amplio de opciones para puertas cuánticas porque la información que se transporta dentro de las computadoras cuánticas, los qubits, puede tener un rango más amplio de estados, no solo 1 o 0, debido a un efecto cuántico llamado superposición.
La superposición permite que las computadoras cuánticas resuelvan ciertos problemas rápidamente porque se les puede dar una superposición de todas las soluciones posibles y con la selección correcta de puertas cuánticas, se puede detectar la solución correcta. Con una computadora normal, sería necesario analizar todas las soluciones posibles, una solución a la vez. Con una computadora cuántica, el paso de verificación puede ocurrir de una sola vez.
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Esta capacidad para manejar las superposiciones deja un problema: separarse de varias soluciones posibles, ¿cuál fue la que satisfizo la secuencia de las puertas cuánticas? Los qubits siguen estrictas reglas de la física. Una de estas reglas es que clonar (duplicar) un qubit no está permitido. Además, al leer un qubit para que pueda pasar a una computadora normal, el estado qubit solo se puede observar como uno o cero con la posibilidad de que el qubit se encuentre en una superposición de ambos valores.
Para ciertos problemas, estos caprichos de la mecánica cuántica pueden superarse y la capacidad de considerar muchas soluciones casi a la vez permite que las computadoras cuánticas resuelvan problemas que, debido al tiempo necesario, serían imposibles de resolver con las computadoras normales.
