Piense en las computadoras cuánticas como tarjetas gráficas: una “tarjeta adicional” de propósito especial que acelera un tipo específico de problema (es decir, problemas en la clase de complejidad BQP). Siempre necesitan una computadora clásica para inicializar su entrada, decirles qué operaciones realizar (llamadas “puertas cuánticas”, debido a su similitud con las puertas lógicas clásicas), y luego leer la salida (realizar una medición). Son bits clásicos dentro, bits clásicos fuera: manipulados por un programa almacenado en forma clásica.
Espero que ahora veas por qué tu pregunta es tan difícil. ¿Pueden las GPU usar las mismas computadoras clásicas de Internet? Bueno, algo así: todo pasa por una computadora clásica de todos modos, pero es una pregunta extraña.
Aquí es donde mi respuesta se vuelve cuántica: el teorema de no clonación es un teorema de no ir que dice que no se puede copiar un estado cuántico. Esto es matemática simple, de verdad. Sin embargo, puede “teletransportarse” un estado cuántico, por lo que aún es posible preparar un estado en una computadora cuántica y transferirlo a otro, siempre y cuando no le importe perderlo en la fuente (la medición requerida lo destruye) . Para la teletransportación cuántica, necesita un par EPR (partículas enredadas) y un canal clásico (cualquier cosa servirá, solo necesita transferir 2 bits clásicos por qubit), por lo que en teoría no hay nada que le impida teletransportarse a un estado cuántico en todo el mundo, incluso con pasos intermedios si es necesario.
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Entonces la pregunta es ¿puede ser útil? ¿No es más fácil simplemente transferir el programa, que es información completamente clásica, para que todos puedan ejecutarlo en su propia computadora cuántica? Por ahora, la única aplicación de una “Internet cuántica” en la que puedo pensar, donde es absolutamente necesario transferir el estado preparado y no solo las instrucciones, es el dinero cuántico. Pero las monedas normales basadas en criptografía como Bitcoin son mucho más fáciles que eso, al menos no tienen que superar problemas casi imposibles como encontrar una forma de obtener tiempos de coherencia largos a escala humana.
Otra opción muy viable es una “computadora cuántica basada en la nube”: algunas empresas ejecutan una computadora cuántica, y solo les envía la entrada y el programa a través de Internet clásico, lo ejecutan y luego le envían los resultados de la medición. Esto es lo que probablemente sucederá, porque por ahora las computadoras cuánticas más viables requieren un aislamiento perfecto del mundo exterior (incluso un rayo cósmico perdido puede estropear todo, sin importar la radiación EM o permitir que la temperatura aumente incluso un poco demasiado por encima del cero absoluto )
PD Si quieres ver la teletransportación cuántica en acción, Quantum Computing Playground – presiona el botón verde “Compilar” y luego el rojo “Ejecutar”. Las variables que comienzan con “classic_channel_” son las que pasan por un enlace de comunicación normal, mientras que el estado de Bell compartido está en los qubits 1 y 2, y una de ellas debe enviarse físicamente de alguna manera (esto es más fácil con fotones enredados, porque solo puede meter uno en un cable de fibra óptica (dedicado); lo bueno es que puede acoplar, por ejemplo, iones a fotones, por lo que no importa su arquitectura real, probablemente pueda tener fotones para la transferencia).
