Vale. Imagina que tienes cinco años. Tienes una moneda normal. Ahora imagina que vas a aprender el secreto de uno de los tipos de ordenador más extraños y emocionantes que se han inventado. ¿Listo? Vamos.
Primero, ¿Qué Es un Ordenador Normal?
Un ordenador normal es como un contador de interruptores muy rápido. Dentro de tu teléfono o tu portátil hay millones de pequeños interruptores. Cada interruptor puede estar encendido o apagado. Eso es todo. Encendido o apagado. Nada en medio.
A cada uno de esos interruptores lo llamamos un bit. Bit es una palabra elegante para un pequeño interruptor que está encendido o apagado. Normalmente escribimos encendido como uno y apagado como cero, pero puedes imaginarlo como un interruptor de luz en la pared.
Cuando ves un dibujo animado, o juegas un juego, o envías un mensaje a tu abuela, lo que realmente ocurre es que millones de esos pequeños interruptores se encienden y apagan muy rápido siguiendo un patrón cuidadoso. El patrón es lo que hace que la imagen que ves o el sonido que oyes aparezcan. El ordenador solo está haciendo encendido, apagado, encendido, apagado, muy deprisa, en el orden correcto.
Así es como ha funcionado cada ordenador del mundo durante mucho tiempo. Ordenadores grandes, ordenadores pequeños, los que hay en los coches, los que hay en las neveras. Todos ellos. Solo interruptores que se encienden y se apagan.
Ahora, Una Moneda Girando
Vale. Ahora piensa en una moneda. Una moneda tiene dos caras. Cara en un lado, cruz en el otro. Si lanzas una moneda y cae en la mesa, te muestra cara o cruz. Una de las dos. Igual que un interruptor está encendido o apagado.
Pero ¿qué pasa mientras la moneda está girando en el aire? ¿Antes de que caiga?
Mientras gira, es como si fuera las dos a la vez. No es realmente cara todavía, y no es realmente cruz todavía. Está en camino a ser una de las dos, pero no se ha decidido. En el momento en que la atrapas y miras, entonces elige. Hasta entonces, está en medio de ser ambas posibilidades al mismo tiempo.
Ahora guarda esa imagen en tu cabeza. Una moneda girando en el aire que es como las dos caras a la vez. Esa moneda girando es una pequeña imagen de un bit cuántico.
¿Qué Es un Bit Cuántico?
Un bit cuántico es el interruptor especial dentro de un ordenador cuántico. Le damos un apodo corto. Lo llamamos qubit. Dilo en voz alta. Q bit. Mono, ¿verdad?
Un bit normal es un interruptor que está encendido o apagado. Un qubit es más como la moneda girando. Mientras hace su trabajo, un qubit puede estar un poco encendido y un poco apagado, ambas cosas a la vez. No tiene que elegir hasta el final.
Podrías pensar que eso suena tonto. ¿Cómo puede algo estar encendido y apagado al mismo tiempo? Pues aquí está la sorpresa. En el mundo muy pequeño, el mundo de las cosas más pequeñas de lo que puedes ver, incluso más pequeñas que una mota de polvo, las reglas son diferentes. Las cosas realmente pueden hacer esto. Lo hemos comprobado. Muchos adultos lo han comprobado, una y otra vez. El mundo muy pequeño es simplemente raro.
Esa rareza es exactamente lo que usa un ordenador cuántico para hacer sus trucos.
¿Por Qué Es Útil Eso?
Imagina que estás delante de la puerta principal de un castillo gigante con mil habitaciones, y tienes que encontrar la habitación que tiene el tesoro. Solo sabrás cuál es cuando la veas.
Si eres un niño normal, tienes que entrar en las habitaciones una a una. Abres la primera puerta. No está. La cierras y pruebas la siguiente. No está. La siguiente. No está. Sigues así. Con mil habitaciones, esto tarda muchísimo.
Ahora imagina que tuvieras un ayudante mágico que pudiera enviar una especie de nube de sí mismo a todas las habitaciones a la vez. La nube comprobaría suavemente cada habitación al mismo tiempo, y luego se reuniría y te diría qué habitación tenía el tesoro. Eso sería mucho más rápido, ¿verdad?
Un ordenador cuántico no es exactamente ese ayudante mágico, pero es lo más parecido que los humanos han construido. Porque un qubit puede estar un poco encendido y un poco apagado a la vez, un pequeño grupo de qubits puede explorar muchas posibilidades juntas, todo a la vez, en lugar de una por una.
Para algunos tipos especiales de problemas, las matemáticas dicen que un ordenador cuántico podría algún día encontrar una respuesta mucho más rápido que cualquier ordenador normal. La palabra para eso es teórico, que es una forma elegante de decir que funciona sobre el papel y los adultos todavía están construyendo las máquinas reales para lograrlo.
El Gran Truco
Ahora viene la parte complicada. Un ordenador cuántico no es solo un ordenador normal más rápido. No es mejor para ver dibujos animados. No es mejor para enviar mensajes a tu abuela. Para la mayoría de las cosas que haces cada día, tu teléfono o portátil normal es en realidad una mejor herramienta.
Los ordenadores cuánticos solo son realmente útiles para tipos muy particulares de acertijos. Acertijos que se parecen al castillo con mil habitaciones. Acertijos donde hay demasiadas posibilidades para que un ordenador normal las compruebe una por una.
Tres tipos de acertijos donde los ordenadores cuánticos podrían destacar son estos.
Uno. Averiguar cómo encajan las piezas muy pequeñas de las cosas. Cosas como el interior de un medicamento, o el interior de una batería, o el interior de una hoja. El mundo diminuto dentro de estas cosas sigue las mismas reglas raras en las que se basa un ordenador cuántico. Así que un ordenador cuántico puede fingir ser una pequeña pieza de un medicamento y decirnos cómo funcionaría. Eso podría ayudar a los adultos a inventar nuevos medicamentos, nuevas baterías y nuevas formas de cultivar alimentos.
Dos. Resolver ciertos tipos de acertijos de códigos secretos. Ahora mismo, cuando envías un mensaje a la abuela por internet, el mensaje está cerrado con un tipo especial de candado matemático para que los extraños no puedan leerlo. Algunos de esos candados matemáticos serían mucho más fáciles de abrir con un ordenador cuántico fuerte. Por eso los adultos trabajan mucho en nuevos tipos de candados que ni siquiera los ordenadores cuánticos puedan abrir.
Tres. Buscar entre un montón enorme de opciones para encontrar la mejor. Imagina que tienes que entregar cien regalos de cumpleaños en un día y quieres encontrar la ruta que lleve menos tiempo. Un ordenador cuántico podría algún día mirar muchas rutas a la vez y encontrar una muy buena más rápido que un ordenador normal. Esto todavía se está investigando. Los adultos aún no están seguros de cuánto de ventaja real del mundo tendrá este tipo de problema.
Para muchas otras cosas, los ordenadores normales siguen siendo la herramienta adecuada. Cuántico es especial, no mejor en todo.
Por Qué Es Tan Difícil Construir Ordenadores Cuánticos
Ahora podrías preguntarte, si los ordenadores cuánticos son tan geniales, ¿por qué no hay uno en cada casa? ¿Por qué no hay un ordenador cuántico en tu habitación al lado de tus peluches?
La respuesta es que los qubits son muy, muy tímidos. Solo hacen su truco de moneda girando cuando nadie los molesta. El más mínimo empujón puede estropearlo todo.
Las moléculas de aire que chocan contra un qubit pueden arruinarlo. La luz que lo alcanza puede arruinarlo. Un poco de calor puede arruinarlo. Incluso una pequeña vibración de un camión que pase por fuera puede arruinarlo. Tan pronto como el qubit recibe un golpe, deja de ser como una moneda girando y simplemente se cae, como una moneda que ha caído en la mesa. La magia se pierde.
Así que para construir un ordenador cuántico, los adultos tienen que mantener los qubits en un lugar muy, muy, muy tranquilo. Los ponen dentro de cajas de metal especiales. Para algunos tipos de qubits, especialmente los hechos de pequeños lazos de metal, también tienen que enfriarlos a temperaturas más frías que el espacio exterior. Más frías que el día de invierno más frío que puedas imaginar, y luego más frías aún, y luego más frías otra vez. El interior de esos ordenadores cuánticos es uno de los lugares más fríos de todo el universo, incluso más frío que el espacio vacío entre las estrellas. Otros tipos de qubits, como átomos individuales mantenidos en su sitio por láseres, no necesitan estar tan fríos, pero aun así tienen que estar muy bien protegidos de los golpes.
Es mucho trabajo solo para mantener contentos a unos pocos qubits. Por eso los ordenadores cuánticos de hoy siguen siendo máquinas grandes y caras que viven en salas especiales en laboratorios especiales. No en tu habitación.
¿Cuántos Qubits Tenemos Hoy?
Hoy los ordenadores cuánticos más grandes tienen unos pocos cientos de qubits, con algunas máquinas de investigación que superan los mil. Eso puede sonar a mucho. Pero para hacer cosas realmente difíciles, como romper esos códigos secretos o simular medicamentos grandes y complicados, los científicos piensan que necesitaremos máquinas con millones de qubits que casi nunca cometan errores.
Los qubits que tenemos hoy todavía cometen muchos errores. ¿Recuerdas cómo la magia desaparece si golpeas el qubit? Pues bien, los qubits reciben muchos golpes incluso con todas las cajas frías y de metal. Así que mucho del trabajo de hoy consiste en averiguar cómo hacer qubits que no se estropeen tan fácilmente, e idear trucos inteligentes para corregir errores cuando ocurren de todos modos.
La buena noticia es que los adultos han hecho enormes progresos en los últimos diez años. Los ordenadores cuánticos de hoy ya pueden hacer algunos experimentos científicos especiales que los ordenadores normales encuentran difíciles. Aún no pueden cambiar el mundo cotidiano, pero se acercan cada año más. Las máquinas realmente útiles probablemente aún estén a algunos años de distancia, pero vienen en camino.
¿Quién Está Trabajando en Esto?
Mucha gente trabaja en ordenadores cuánticos. Grandes empresas como IBM y Google y Microsoft y Amazon tienen equipos. Hay empresas más pequeñas que solo hacen computación cuántica, como IonQ y Rigetti y Quantinuum. Muchas universidades tienen laboratorios cuánticos. Muchos países, incluidos Estados Unidos, China, Japón, Reino Unido y muchos en Europa, están invirtiendo dinero en investigación cuántica porque creen que importará mucho en el futuro.
Diferentes equipos prueban distintas maneras de construir qubits. Algunos equipos usan pequeños lazos de metal superfrío. Otros equipos usan átomos individuales mantenidos quietos por láseres. Algunos usan pequeños pedazos de luz. Todos intentan encontrar la manera que funcione mejor. Ahora mismo nadie sabe con seguridad qué método ganará.
Eso en realidad es bastante emocionante. Es una aventura real, con mucha gente inteligente probando muchas ideas ingeniosas, y aún no sabemos cómo termina la historia.
¿Qué Significa Esto Para Ti?
Entonces, ¿qué significa todo esto para un niño de cinco años, o para el adulto que lee esta historia a un niño de cinco años?
Durante los próximos años, probablemente no mucho en tu vida diaria. Tu tableta seguirá funcionando igual. Tus programas favoritos seguirán reproduciéndose igual. Internet seguirá funcionando prácticamente igual.
Pero entre bastidores podrían llegar grandes cambios. Podrían inventarse nuevos medicamentos más rápido porque los ordenadores cuánticos ayudaron a entender cómo encajan las piezas diminutas. Nuevos tipos de baterías podrían permitir que los coches recorran más distancia con una sola carga. Nuevos materiales podrían hacer que los paneles solares funcionen mejor, o los aviones sean más ligeros, o los edificios más seguros.
La forma en que cerramos nuestros mensajes en internet podría cambiar, porque la forma vieja podría no ser segura cuando existan ordenadores cuánticos potentes. Ese cambio ya está empezando, aunque los ordenadores cuánticos poderosos aún no estén aquí, porque los adultos quieren estar preparados a tiempo.
Y dentro de mucho tiempo, dentro de veinte o treinta años, los niños que hoy tienen cinco años podrían usar ordenadores cuánticos para cosas que nadie ha imaginado todavía. Así es como suelen ocurrir los grandes saltos tecnológicos. Nadie sabía, cuando se construyeron los primeros ordenadores normales, que llevarían a teléfonos en el bolsillo de todos y a videollamadas con la abuela. Lo cuántico probablemente tendrá sus propias sorpresas.
La Historia Rápida Otra Vez
Si solo recuerdas una cosa de todo esto, recuerda la moneda girando.
Los ordenadores normales usan interruptores que están encendidos o apagados. Los ordenadores cuánticos usan interruptores especiales como monedas girando llamados qubits que pueden ser ambos a la vez. Mientras los qubits hacen su trabajo, pueden explorar muchas posibilidades al mismo tiempo. Eso los hace muy buenos en algunos tipos especiales de acertijos donde hay demasiadas posibilidades para que un ordenador normal las compruebe.
La pega es que los qubits son muy tímidos. Tienen que mantenerse más fríos que el espacio exterior dentro de cajas de metal especiales, y aun así cometen muchos errores. Así que los ordenadores cuánticos son difíciles de construir y aún nos queda mucho camino por recorrer antes de que puedan resolver problemas realmente grandes.
Los adultos inteligentes de todo el mundo trabajan en esto cada día, probando distintas ideas y mejorando un poco cada año. Algún día, probablemente cuando los niños de cinco años de hoy sean adultos, las computadoras cuánticas harán cosas que ahora apenas podemos imaginar. No reemplazarán a las computadoras habituales. Serán una nueva clase de herramienta especial, junto a las de siempre, usada para los tipos de problemas en los que su truco de moneda giratoria realmente brilla.
Una última cosa
Lo interesante de la computación cuántica es que no es realmente magia. Es ciencia real. La rareza del mundo muy pequeño es simplemente cómo funciona la naturaleza, hasta lo más profundo. No inventamos el truco de la moneda giratoria. Lo descubrimos. Comprendimos, lenta y cuidadosamente, que la naturaleza juega con estas reglas tan extrañas cuando las cosas son lo suficientemente pequeñas. Y entonces algunas personas muy inteligentes pensaron: mira, si la naturaleza sigue estas reglas, quizá podamos construir una especie de computadora que siga esas mismas reglas también, y dejar que la naturaleza haga parte del trabajo por nosotros.
Eso es lo que es una computadora cuántica. Una máquina diseñada para permitir que la naturaleza haga a propósito su cosa extraña y bella de moneda giratoria, para que podamos usarla para resolver problemas reales.
Y la próxima vez que lances una moneda, justo antes de que caiga en tu mano, tómate un segundo más para pensar en ello. Durante ese pequeño destello, mientras aún está girando, la moneda en tu mano está haciendo algo un poco parecido a lo que sucede dentro del tipo de computadora más extraño, genial y emocionante que los humanos han intentado construir.
Bastante impresionante para un niño de cinco años, ¿no?