¿Cómo la computadora cuántica considera todas las posibilidades simultáneamente?

Esta es solo una respuesta aproximada. En contextos particulares, cómo se implementa el concepto de “considerar todas las posibilidades” puede depender del contexto particular.

Pero el fenómeno ocurre porque hay “movimientos” disponibles en las computadoras cuánticas que no están disponibles en las computadoras clásicas.

Las computadoras clásicas se basan en el concepto de un bit: un valor lógico que es 0 o 1. Hay circuitos que manipulan los bits, que cambian un bit de 0 a 1 bajo ciertas circunstancias interesantes y útiles. Cuando haces esto miles de veces, comienzas a obtener resultados útiles. Pero el punto es que las manipulaciones se hacen de a poco.

En computación cuántica, los bits son fundamentalmente diferentes. Se llaman “q-bits” o “qubits”, que significa bits cuánticos. En lugar de tener valores permitidos que son solo 0 o 1, los qubits pueden tomar más valores: técnicamente, son combinaciones lineales complejas y de unidad-norma de “0” o “1”. Pero todas esas palabras técnicas realmente no afectan la comprensión del lego. El punto es realmente que un qubit puede tomar un espectro completo de valores; literalmente un conjunto infinito de valores permitidos en un solo qubit.

Con bits clásicos, el hecho de que solo haya dos valores posibles realmente limita los “movimientos” que puede hacer. Si va a tener una salida de un solo bit para una operación, en realidad solo hay dos formas de hacerlo. Incluso si la entrada para la operación involucra muchos bits, en términos de salida solo hay dos opciones. Por lo tanto, siempre perderá información si tiene una salida de un solo bit de entradas de varios bits.

Con qubits, puede combinar varios qubits de una manera útil e interesante que depende del contexto, y capturar toda la información presente en todos esos qubits en un solo qubit.

En un ejemplo demasiado simplificado, suponga que tiene tres bits clásicos con valores 0, 1, 1. No puede combinarlos en una nueva operación con el valor 2/3. Pero con qubits, podrías.

Es esta capacidad la que permite hacer trucos como “considerar todas las posibilidades”. Para estar seguro, pongo citas alrededor de esa frase porque es engañoso sobre cómo se hace … no es como si hubiera un procesador que está considerando literalmente cada una de una infinidad (o gran cantidad finita) de posibilidades. Pero el resultado práctico es el mismo: hay movimientos de computación cuántica que identifican casos interesantes de un gran número (posiblemente un número infinito) de casos generales.

“¿Cómo la computadora cuántica considera todas las posibilidades simultáneamente?”

Ellos no! Aunque este meme se recita con tanta frecuencia en la prensa popular que es comprensible que los laicos lo vean como una verdad incondicional.

El mejor tratamiento en este caso es el libro y blog de Scott Aaronson “Shtetl Optimized”.

También hay cosas buenas en el área de temas de Quora sobre computación cuántica por parte de los suyos y otros.

Entonces, ¿qué hacen las computadoras cuánticas? Bueno, siguen un tipo de comportamiento increíblemente extraño que permite que las probabilidades de que las cosas interfieran entre sí.

En algunas situaciones muy limitadas, uno puede jugar inteligentemente con esta interferencia para resolver rápidamente ciertos problemas. Pero esto no es lo mismo que buscar todas las soluciones al mismo tiempo.