Los ordenadores cuánticos funcionan según principios radicalmente diferentes a los de las máquinas clásicas. Mientras que los ordenadores tradicionales procesan bits que pueden ser 0 o 1, los sistemas cuánticos utilizan bits cuánticos o qubits, que pueden existir en un conjunto continuo de estados gracias a la superposición. Cuando los qubits se entrelazan, un cambio en uno influye instantáneamente en los demás, lo que permite realizar muchos cálculos de manera paralela y da lugar a velocidades exponenciales para determinados problemas.
Los obstáculos técnicos continúan siendo significativos. Los qubits son extremadamente sensibles a las perturbaciones externas, por lo que la corrección de errores consume una gran parte de los recursos informáticos. Las arquitecturas actuales a menudo necesitan cientos de qubits físicos para realizar un solo qubit lógico que pueda realizar cálculos fiables. Aumentar el número de qubits aumenta aún más la carga de corrección de errores y complica la manipulación precisa de componentes de escala atómica.
Varias aproximaciones tecnológicas se están desarrollando. IBM y Google se centran en los cúbits superconductores, enfriando chicos especializados hasta poco por encima del cero absoluto para lograr un flujo de corriente sin resistencia. Este método requiere una infraestructura de refrigeración considerable y una corrección de errores intensiva. Los sistemas de trampas de iones, utilizados por otras empresas, confinan los átomos cargados eléctricamente en campos electromagnéticos y los manipulan con láseres o microondas; necesitan menos recursos de corrección de errores, pero enfrentan desafíos para escalar el número de cúbits. La startup alemana PlanQC experimenta con átomos neutros retenidos por pinzas ópticas, mientras que el competidor SaxonQ ha construido un dispositivo móvil que incorpora cúbits similares a las trampas de iones en un cristal de diamante. Microsoft está desarrollando cúbits topológicos basados en partículas de Majorana, que son teóricamente más resistentes al ruido ambiental. Los cúbits fotónicos, que utilizan partículas de luz, también se están investigando, aunque ningún enfoque único ha demostrado ser dominador todavía.
El gobierno federal de Alemania ha anunciado un programa de financiación por 640 millones de euros para acelerar el desarrollo de los ordenadores cuánticos. La iniciativa tiene por objeto apoyar la investigación, la construcción de prototipos y la transición de las tecnologías prometedoras hacia el uso comercial.
Las aplicaciones potenciales van más allá de la computación pura. Los expertos citan la criptografía, la detección de fraude en el sector financiero, la rotación óptima para la logística y el entrenamiento de modelos de inteligencia artificial como áreas en las que podría surgir una ventaja cuántica. La computación híbrida de clase cuántica, que persiguen empresas como Terra Quantum, ejecuta software optimizado para la cuántica en computadores convencionales de alto rendimiento, lo que ya está produciendo ganancias modestas de velocidad mientras se espera el hardware cuántico completamente funcional.
A pesar de los avances, los ordenadores cuánticos siguen siendo principalmente experimentales, y las tasas de error y la escalabilidad siguen limitando su implementación a gran escala. La inversión pública y privada en curso busca superar estos obstáculos y liberar el prometedor potencial a largo plazo de la tecnología.
