¿Cómo cambiará la computación cuántica al mundo?

Hay varios tipos diferentes de computadoras cuánticas, que tendrían diferentes efectos en la palabra, y el impacto dependería en gran medida de la escala de la computadora implementable.

En primer lugar, una demostración convincente de una computadora cuántica resolvería un misterio importante y avanzaría en la ciencia. Algunas personas consideran que esto es un gran problema y otras no. Por ejemplo, la prueba del último teorema de Fermat no ha afectado directamente la tecnología de ninguna manera [que yo sepa], a pesar de ser un logro de la corona de las matemáticas. En algunos escenarios, la computadora cuántica puede experimentar el mismo destino, al menos al principio.

Considere tres tipos de aplicaciones

Realizar cálculos de ingeniería con mayor precisión que las computadoras existentes (este es el reclamo de fama para D-Wave)
Simulaciones de física a escala atómica (un tema de investigación popular hoy)
Romper la criptografía convencional (RSA) realizando factorización de números en tiempo polinomial.

Es probable que el primer tipo de aplicaciones sea limitado, especialmente si las computadoras cuánticas tienen un tamaño limitado. El segundo tipo podría conducir indirectamente a grandes avances en química y biología durante varios años, incluida una mejor comprensión de la fotosíntesis (a través de la simulación) y la creación de sus variantes artificiales para producir energía barata.

El tercer tipo podría tener las aplicaciones más inmediatas, ya que rompería el comercio en Internet. Sin embargo, también se considera menos probable por varias razones, una de las cuales es el gran tamaño de las computadoras cuánticas necesarias para marcar la diferencia, aunque depende en gran medida de las tecnologías utilizadas.

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Para ser claros, la computación cuántica probablemente tendrá un impacto menor en el mundo que la computación convencional. Pero hay varias áreas donde el control de calidad tendrá un impacto:

Física Química

Uno de los propósitos originales propuestos de un control de calidad era simular sistemas cuánticos, lo que puede ser muy difícil para las computadoras clásicas. Los controles de calidad podrían determinar con precisión las propiedades de los materiales, predecir la estructura de moléculas complicadas (por ejemplo, proteínas) y determinar los mecanismos de reacción [1]. Esto tendrá importantes impactos científicos tanto para la física como para la química, ya que la simulación cuántica proporcionará información sobre muchos problemas de materia condensada y proporcionará una comprensión más profunda de las propiedades químicas.

Descubrimiento de materiales

Como resultado de una simulación cuántica precisa, los investigadores podrán buscar en vastas bibliotecas de compuestos para encontrar materiales con propiedades ideales. Por ejemplo, decenas de miles de compuestos podrían ser ‘probados’ por su eficiencia de conversión solar, lo que daría como resultado mejores paneles solares. Esto ya se está haciendo con la informática clásica en la ciencia de los materiales computacionales, pero está limitado por la precisión de los métodos convencionales. Los avances en el control de calidad probablemente conducirán a mejores superconductores, baterías, termoeléctricos, LED, láseres, paneles solares y catalizadores.

Criptografía

El impacto más grande y más a corto plazo del control de calidad tendrá lugar en el área de la criptografía. Tienen el potencial de destruir y rehacer la comunicación moderna. Esto se debe a que los controles de calidad pueden romper los esquemas de cifrado comunes en la actualidad, lo que nos obliga a cambiar a la criptografía cuántica posterior o la criptografía cuántica. Afortunadamente, los métodos en criptografía cuántica permiten una comunicación perfectamente segura. El impacto de esto es profundo, ya que podremos desarrollar una moneda perfectamente segura [2], comunicaciones y, potencialmente, una privacidad perfecta en Internet.

Por supuesto, habrá muchas consecuencias imprevistas de desarrollar un control de calidad, así como tecnologías secundarias generadas a partir de la investigación de control de calidad (la magnetometría del centro NV es un buen ejemplo de esto [3]). ¡Estoy emocionado de ver qué sorpresas encontramos cuando se desarrolla una computadora cuántica grande y funcional!

[1] [1605.03590] Mecanismos de reacción dilucidadores en computadoras cuánticas

[2] Dinero cuántico – Wikipedia

[3] [1311.5214] Magnetometría con defectos de nitrógeno vacante en diamante

Igor Markov

Nuestro mundo de TI será más importante. Las aplicaciones y aplicaciones se ejecutarán más rápido.

La clase de complejidad aumentará. Entonces, Quantum Computers podrá resolver problemas matemáticos más complejos (factoring, resolución de funciones, mejores gráficos …).

Quizás Quantum Computing pueda resolver el problema de calefacción de todos los centros de computación, que necesitan mucha energía solo para enfriamiento.

El problema es que todas las computadoras cuánticas se basan en la teoría de la información cuántica, que se conoce científicamente cada vez más, pero hasta ahora no tiene una realización física real.

Solo algunos circuitos cuánticos están en desarrollo. Cuestan miles de millones de euros o miles de millones de dólares.

Igor Markov

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