¿En qué son buenas las computadoras cuánticas?

Cálculo a escala atómica. Se necesita cada vez más potencia computacional, pero los transistores de silicio se acercan a la limitación física debido a su tamaño cada vez menor. A nivel atómico, surgen eventos cuánticos extraños (como cosas que se encuentran en más lugares a la vez, que se manifiestan como ondas de probabilidades). Debido a estos eventos, no podemos usar transistores / compuertas lógicas clásicas, etc.… y necesitamos explotar estos fenómenos cuánticos extraños para crear nuevas compuertas lógicas. Así lo hicimos y hay una investigación en curso en este dominio. Comenzamos a usar partículas como bits (partículas que están sujetas a estas propiedades de onda de probabilidad) y creamos nuevas puertas lógicas que pueden manejar estos nuevos bits. La diferencia entre las computadoras cuánticas y las computadoras probabilísticas es que los bits en las computadoras cuánticas (consideremos que usamos partículas en este ejemplo como bits para nuestra computadora cuántica) tienen una función de onda asociada, no solo probabilidades simples. Esta función de onda es un número complejo. Solo obtienes la probabilidad de que un bit sea 0 calculando el cuadrado del valor absoluto de la función de onda | w | ^ 2. En otras palabras, un bit puede estar en diferentes estados y aún así tener un 50% de posibilidades de ser 0 y un 50% de ser 1. Estos estados son diferentes en el sentido de que si elige otra base de medición (pero aquí tendría que irme) un poco en los espacios de Hilbert, vectores de estado, operadores hermitianos y cosas básicas de mecánica cuántica) obtendrán diferentes probabilidades de medir los estados base en esa otra base. La esencia es que puede tener diferentes bits que tienen las mismas probabilidades de ser 0 o 1 localmente, pero encontrará que estas probabilidades se cancelan entre sí o se amplifican en momentos posteriores. Esto se debe a que se comportan como ondas y las ondas se suman o cancelan. La gente está aprendiendo a manipular esas propiedades, y descubrirá que al hacerlo, y al involucrar el enredo cuántico en la ecuación, puede hacer cosas como encontrar la posición de un número en una secuencia con una probabilidad bastante alta después de buscar un valor bastante pequeño. cantidad de ellos (si en el caso clásico tendría una probabilidad del 75% de encontrar un cierto número en una secuencia de 100 números al buscar 75 de ellos, en el caso cuántico esta probabilidad es mayor, 80% +). Las computadoras cuánticas también pueden ser útiles en criptografía, especialmente porque los qubits no se pueden copiar. Esto se debe a que si desea copiar un qubit, debe medirlo. En el mundo cuántico, si haces eso, perturbas el sistema. Debe saber con precisión qué necesita medir y en qué base, de lo contrario, la información se pierde después de la primera medición. Esto evita que el atacante de fuerza bruta rompa cualquier sistema cuántico. No puedes copiar bits, pero lo interesante es que puedes teletransportarlos (no más rápido que c, por supuesto), pero puedes hacerlo. En principio, las dos principales cosas útiles sobre las computadoras cuánticas es que eventualmente nos permitirán evitar la ley de Moore (que establece que el progreso computacional se ralentizará cada vez más a medida que los transistores se vuelven cada vez más pequeños), y son capaces de realizar búsquedas interesantes y eficientes. (Sin embargo, todo es probabilístico).