¿Cuáles son algunos límites de la computación cuántica?

Las computadoras cuánticas serían excepcionalmente rápidas en algunas tareas específicas, pero parece que para la mayoría de los problemas superarían a las computadoras de hoy solo modestamente.

Las computadoras cuánticas explotarían las extrañas reglas de la mecánica cuántica para procesar la información de formas imposibles en una computadora estándar. Resolverían ciertos problemas específicos, como factorizar números enteros, mucho más rápido de lo que sabemos cómo resolverlos con las computadoras actuales, pero el análisis sugiere que, para la mayoría de los problemas, las computadoras cuánticas superarían ligeramente a las convencionales. Las alteraciones exóticas de las leyes físicas conocidas permitirían la construcción de computadoras que podrían resolver grandes clases de problemas difíciles de manera eficiente. Pero esas alteraciones parecen inverosímiles. En el mundo real, quizás la imposibilidad de resolver eficientemente estos problemas debería tomarse como un principio físico básico.

El cálculo cuántico requiere repetir una carrera hasta que impulse la probabilidad del resultado a algo útilmente mayor que 1/2. Gil Kalai ha señalado que el número de tales ejecuciones puede crecer exponencialmente en el número de qubits debido a la creciente decoherencia con el número de qubits. Por lo tanto, para que la computación cuántica sea útil incluso para factorizar enteros de mil dígitos, primero es necesario demostrar que más qubits no aumentan la tasa de decoherencia tan rápido como Kalai afirma evitaría la aceleración prometida de la computación cuántica incluso para muy pocas aplicaciones donde tal aceleración es incluso teóricamente posible.

La computadora cuántica podría factorizar rápidamente grandes números y, por lo tanto, romper la mayoría de los códigos criptográficos utilizados en Internet hoy en día, hay razones para pensar que ni siquiera una computadora cuántica podría resolver la clase crucial de problemas NP-completos de manera eficiente. Aaronson sostiene que cualquier método para resolver problemas de NP completo en tiempo polinómico puede violar las leyes de la física y que esto puede ser una limitación fundamental de la tecnología que no es diferente de la segunda ley de la termodinámica o la imposibilidad de una comunicación más rápida que la luz.

Cuando se introdujeron las computadoras clásicas en la década de 1960, tuvieron que mantenerse en habitaciones limpias y frescas, y todos pensamos que eso sería así para siempre. Ahora, las computadoras clásicas no necesitan mantenerse en habitaciones limpias y frescas.

Cuando se introdujeron las computadoras cuánticas en la década de 2010, tuvieron que mantenerse en habitaciones súper refrigeradas, silenciosas y congeladas de punta a punta, y todos pensamos que será así para siempre. Después de aproximadamente 50 años, las computadoras cuánticas no necesitan mantenerse en habitaciones silenciosas y sobreenfriadas.

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