Quantum Computing for classical developers
Introducción
La computación clásica será aumentada por Quantum Computing (QC), no reemplazada. La unidad de procesamiento se llama QPU (Quantum Computing Processing Unit).
La gran diferencia:
| Computación Clásica | Computación Cuántica | |
|---|---|---|
| Unidad básica | Bit (0 ó 1) | Qubit (0, 1, o ambos simultáneamente) |
| Estados posibles con n unidades | 2^n estados secuenciales | 2^n estados simultáneos |
La superposición en sí no sirve de mucho porque el resultado verdadero se mezcla con todos los resultados falsos superpuestos. Aquí entra la Quantum Fourier Transformation para extraer los resultados relevantes.
Caso de ejemplo: Algoritmo de Shor (romper RSA)
Demostración matemática de cómo se podría resolver una encriptación usando quantum computing.
El punto principal: los QPU solo harán parte del trabajo de procesamiento, apoyándose en la computación clásica. El flujo es:
flowchart LR
PROB["🖥️ Problema clásico\n(RSA-2048 factorización)"] --> QPU["⚛️ QPU\n(Quantum Processing Unit)"]
QPU -->|"superposición\n2ⁿ estados simultáneos"| STATES["🌀 Todos los estados\nen paralelo"]
STATES -->|"Quantum Fourier\nTransformation"| EXTRACT["🎯 Extracción de\nresultados relevantes"]
EXTRACT -->|"los más probables"| CPU["💻 CPU clásica\n(post-procesamiento)"]
CPU --> RESULT["✅ Resultado final"]
style QPU fill:#1e1e2e,stroke:#bd93f9,color:#f8f8f2
style STATES fill:#1e1e2e,stroke:#61dafb,color:#f8f8f2
- Se plantea el problema de forma clásica
- Se pasa la “carga” de procesamiento al QPU
- El QPU procesa en paralelo y simultáneamente todas las alternativas
- De todos los resultados simultáneos, solo se toman los más probables
Problemas actuales
- Para resolver el algoritmo de Shor sobre RSA-2048 se necesitan 2 millones de qubits (actualmente existen procesadores de ~1000 qubits)
- Error correction: cómo corregir las interferencias que pueden hacer colapsar el cálculo (decoherencia)
Aplicaciones prácticas
- Quantum Machine Learning (QML)
- Problemas de optimización (logistics, portfolio optimization, drug discovery)