Una computadora cuántica es cualquier dispositivo para la computación que hace uso directo de fenómenos mecánicos distintivamente cuánticos, como la superposición y el enredo, para realizar operaciones en los datos.
En una computadora clásica (o convencional), la información se almacena como bits, mientras que en una computadora cuántica, se almacena como qubits (bits cuánticos).
El principio básico de la computación cuántica es que las propiedades cuánticas se pueden usar para representar y estructurar datos, y que los mecanismos cuánticos se pueden diseñar y construir para realizar operaciones con estos datos.
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Aunque la computación cuántica todavía está en su infancia, se han llevado a cabo experimentos en los que se ejecutaron operaciones de computación cuántica en un número muy pequeño de qubits.
La investigación en áreas teóricas y prácticas continúa a un ritmo frenético, y muchas agencias de financiamiento del gobierno nacional y militar apoyan la investigación de computación cuántica para desarrollar computadoras cuánticas para fines de seguridad civil y nacional, como el criptoanálisis.
Si se pueden construir computadoras cuánticas a gran escala, podrán resolver ciertos problemas exponencialmente más rápido que cualquiera de nuestras computadoras clásicas actuales (por ejemplo, el algoritmo de Shor se refiere a documentos sobre computación cuántica).
Las computadoras cuánticas son diferentes de otras computadoras como las computadoras de ADN y las computadoras tradicionales basadas en transistores.
Algunas arquitecturas informáticas, como las computadoras ópticas, pueden usar la superposición clásica de ondas electromagnéticas, pero sin algunos recursos mecánicos cuánticos específicos, como el enredo, tienen menos potencial para la aceleración computacional que las computadoras cuánticas.
En comparación, una computadora cuántica podría resolver este problema de manera más eficiente que una computadora clásica que utiliza el algoritmo de Shor para encontrar sus factores.
Esta capacidad permitiría que una computadora cuántica “rompa” muchos de los sistemas criptográficos en uso hoy en día, en el sentido de que habría un algoritmo de tiempo polinómico (en el número de bits del número entero) para resolver el problema.
En particular, la mayoría de los cifrados de clave pública populares se basan en la dificultad de factorizar números enteros, incluidas las formas de RSA. Se utilizan para proteger páginas web seguras, correo electrónico cifrado y muchos otros tipos de datos.
Romperlos tendría ramificaciones significativas para la privacidad y seguridad electrónica. La única forma de aumentar la seguridad de un algoritmo como RSA sería aumentar el tamaño de la clave y esperar que un adversario no tenga los recursos para construir y usar una computadora cuántica lo suficientemente potente.
