¿Qué es la computación cuántica?

¿Qué es la computación cuántica?

Para entender por qué la computación cuántica es tan potente, debemos comenzar por el bit, la unidad básica de información de las máquinas clásicas. Un bit puede ser 0 o 1, pero, en una computadora cuántica [↧], utilizamos cúbits, que pueden existir en superposiciones [↧] de 0 y 1. En otras palabras, un cúbit conlleva una amplitud de probabilidad de que se mida como uno u otro estado. Este fenómeno permite a las máquinas cuánticas procesar muchas posibilidades simultáneamente. Eso son los cúbits de forma simplificada, pero las cosas se ponen aún más extrañas. 

Los cúbits también pueden enlazarse mediante entrelazamiento [↧]. Se trata de una conexión exclusivamente cuántica en la que la medición de un cúbit entrelazado determina inmediatamente el resultado correlacionado del otro, independientemente de la distancia entre ellos. Sin embargo, no hay información que viaje realmente entre los cúbits. Cuando se combinan, la superposición y el entrelazamiento ofrecen a las computadoras cuánticas una vía para explorar problemas que desafían los límites de la lógica clásica.

Pero, ¿cuál es la otra cara de la moneda? Los cúbits son frágiles, propensos a errores y difíciles de controlar. No obstante, a medida que la tecnología evoluciona, no prometen solo un rendimiento más rápido, sino una forma de computación fundamentalmente diferente.

Esta es una explicación sencilla de la computación cuántica. Sin embargo, bajo la superficie, esta mecánica es aún más fascinante, y es en lo que nos centraremos a continuación.

La extraña lógica de los cúbits

Para entender cómo funciona una computadora cuántica, necesitamos un poco de física cuántica básica, la ciencia que estudia cómo se comportan las partículas en las escalas más pequeñas. Un procesador cuántico [↧] no realiza cálculos utilizando transistores clásicos. En su lugar, manipula sistemas cuánticos físicos como los cúbits, aprovechando los principios clave de la computación cuántica: superposición, entrelazamiento e interferencia [↧]. No se trata solo de una computación más rápida, sino de un tipo de lógica completamente nuevo.

Pídale a un físico que «explique la computación cuántica como si yo tuviera 5 años» y es posible que utilice esta sencilla analogía. Imagine que lanza una moneda al aire. Cuando aterriza, sale o bien cara o bien cruz; a esto equivale un bit clásico. No obstante, mientras la moneda está girando, se encuentra en un estado de posibilidad, es decir, tanto cara como cruz a la vez. Eso es la superposición y es lo que confiere a los cúbits su asombroso poder.

Ahora imagine que no es una sola moneda, sino docenas de ellas, todas girando a la vez. En un mundo clásico, cada moneda se lanzaría independientemente. En un mundo cuántico, sin embargo, estas monedas pueden enredarse. Es como si estuvieran misteriosamente enlazadas: cuando en una moneda sale «cara», las demás se resuelven con resultados iguales al instante, independientemente de lo separadas que estén. Nada viaja entre ellas; es la conexión en sí lo que no es clásico.

Para aprovechar este extraño comportamiento, las máquinas cuánticas aplican operaciones conocidas como puertas cuánticas [↧], dirigiendo los cúbits paso a paso a través de un cálculo. Al final, una computadora clásica mide el estado final para extraer e interpretar el resultado. La consecuencia: en esencia, una computadora cuántica no resuelve los problemas uno tras otro. Se extiende por todo un panorama de posibilidades y eso modifica no solo la rapidez con la que computamos, sino qué podemos llegar a computar.

Máquinas en las fronteras de la física

La computación cuántica no trata solo de velocidad. Aborda problemas que rebasan rápidamente las capacidades de las computadoras clásicas. Sin embargo, para dar este salto, las extrañas reglas de la mecánica cuántica tienen que hacerse realidad en el hardware. Al igual que los microchips almacenan y procesan bits clásicos, un procesador cuántico es la plataforma donde los cúbits viven, interactúan y ejecutan su peculiar danza.

El desafío es la fragilidad. Casi cualquier cosa puede desbaratar un estado cuántico. Un rastro de calor, una vibración extraña o incluso la radiación de fondo pueden desencadenar la decoherencia [↧], forzando los cúbits a estados fijos antes de que se complete el cálculo. Supone la destrucción de la superposición y el entrelazamiento, lo que arruina el proceso de computación. Para mantener la coherencia el tiempo suficiente para que se lleve a cabo un cálculo, las máquinas cuánticas funcionan a temperaturas más bajas que el espacio exterior, dentro de cámaras ultracontroladas. Refrigeradores de dilución, materiales superenfriados y electrónica de precisión mantienen la coherencia [↧] solo el tiempo suficiente para que se desarrolle la computación.

Sobre esta frágil maquinaria, se superponen capas de software que la hacen utilizable. Plataformas como Qiskit, Cirq y PennyLane permiten a los investigadores escribir programas en una computadora normal y traducirlos luego a la extraña lógica de un dispositivo cuántico a través de puertas cuánticas. En la práctica, estas herramientas actúan como puente entre dos mundos –el clásico cotidiano y el profundamente cuántico– y permiten probar ideas y avanzar hacia las aplicaciones del mundo real.

Por qué la cuántica cambia el juego

La cuántica no es solo un paso más en la computación: es una ruptura con todo lo anterior. Aprovechando el extraño comportamiento de los cúbits, las máquinas pueden explotar los efectos cuánticos para abordar espacios de problemas cuya magnitud resulta prohibitiva para los sistemas clásicos.

Ya hoy contamos con signos prometedores: los investigadores han utilizado procesadores cuánticos para realizar simulaciones tempranas de sistemas moleculares, trazar cadenas de suministro que se optimizan por sí solas y llevar el aprendizaje automático a nuevos territorios. No son versiones más rápidas de lo que ya hacemos; son problemas que resultan prohibitivamente costosos para las máquinas clásicas cuando se llevan a una escala superior.

Las ventajas de la computación cuántica son sorprendentes:

• Aumentos de velocidad que crecen drásticamente con la escala
• Simulaciones lo suficientemente precisas para desbloquear la innovación en química y nuevos materiales
• Avances en optimización que pueden extenderse a sectores enteros
• Modelos de aprendizaje automático más inteligentes y eficientes
• Soluciones a problemas antes dados por imposibles

A medida que el hardware se estabiliza y los algoritmos [↧] maduran, lo que ahora está confinado en el laboratorio podría pasar lentamente a la producción. Sectores de la medicina a las finanzas, de la energía al transporte, se verán transformados y los límites de lo computable llegarán a terrenos completamente nuevos.

De descifrar códigos a curar enfermedades

El primer atisbo de las aplicaciones reales de la cuántica ocurrió en 1994, cuando el matemático Peter Shor descubrió un algoritmo que revolucionó este campo de la noche a la mañana. El algoritmo de Shor [↧] demostró que una máquina cuántica podría, en principio, factorizar grandes números exponencialmente más rápido que los métodos clásicos, siempre que se cuente con una computadora cuántica suficientemente grande y con corrección de errores. Este descubrimiento dejó entrever unas implicaciones sísmicas para la criptografía [↧].

De repente, estaba claro qué había en juego. Una computadora cuántica escalable, una vez hecha realidad, podría romper sistemas de cifrado tales como RSA, la columna vertebral de aspectos tan diversos como la banca en línea o la seguridad nacional. Sin embargo, el cuanto no solo amenaza la seguridad, sino que también ofrece formas de protegerla. La distribución cuántica de claves (QKD) [↧], por ejemplo, utiliza las leyes de la mecánica cuántica para crear canales de comunicación tan seguros que identifican cualquier intento de escucha.

Sin embargo, la criptografía es solo el principio. Aprovechando los cúbits y sus extrañas propiedades, la computación cuántica promete transformar sectores que van mucho más allá de la seguridad.

Las aplicaciones cuánticas tempranas apuntan a:

• Descubrimiento de fármacos: simular moléculas con gran precisión, acelerando potencialmente el desarrollo de nuevos medicamentos a medida que el hardware y los algoritmos vayan mejorando
• Ciencia de los materiales: diseñar superconductores y aleaciones de nueva generación que redefinen la eficiencia y la resistencia
• Finanzas: modelar mercados, gestionar riesgos y establecer precios de activos complejos con una precisión sin precedentes
• Logística: optimizar rutas de transporte y flujos de almacenamiento en cadenas de suministro globales
• Clima: simular la atmósfera terrestre a escalas que los modelos clásicos no pueden alcanzar, mejorando las previsiones y conformando las políticas

Se trata apenas de los primeros signos de un cambio potencialmente mucho más grande. Cada avance nos adentra más en territorio desconocido, donde las reglas de la computación se reescriben y los límites de lo posible se siguen moviendo.

La carrera por la supremacía cuántica 

La computación cuántica avanza rápidamente. En 2024, Google desveló Willow, un prototipo de procesador cuántico que resolvía en minutos un cálculo tan complejo que las supercomputadoras clásicas habrían tardado unos 10 000 años en simularlo. Construido como una plataforma de investigación, Willow demostró cuán radicalmente diferente puede ser la lógica cuántica. Antes, el procesador Eagle de IBM ya había superado el umbral de los 100 cúbits, mientras que Sycamore de Google reclamaba para sí la «supremacía cuántica» [↧] completando una tarea muy por encima del alcance de las máquinas clásicas.

En 2025, Microsoft subió la apuesta con el anuncio de su chip cuántico Majorana 1, basado en un estado de la materia recientemente observado. Estos cúbits topológicos [↧] –estados cuánticos construidos a partir de cuasipartículas de Majorana– prometen mayor estabilidad y tolerancia a las fallas, resolviendo potencialmente los desafíos más difíciles en este campo: la corrección de errores [↧] y la resistencia a la decoherencia. Si se demostrara su escalabilidad, podrían acelerar los avances en farmacéutica, energía limpia e incluso inteligencia artificial.

También los gobiernos están invirtiendo. China ha comprometido más de USD 15 000 millones de fondos públicos a la I+D en cuántica (MERICS, Dic. 2024), mientras los gigantes tecnológicos mundiales compiten por convertir los principios de la mecánica cuántica en tecnologías con aplicaciones reales. La ciencia sigue evolucionando, pero la trayectoria es evidente: la computación cuántica práctica está saliendo gradualmente del laboratorio a la realidad.

Normas para unas computadoras «atípicas»

A medida que la tecnología cuántica se acelera, algo menos visible, pero igual de esencial, va tomando forma: los fundamentos para unas reglas, un lenguaje y una estructura comunes. En 2024, ISO y la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) presentaron un comité técnico, ISO/IEC JTC 3, dedicado exactamente a esta labor. Su primer entregable, ISO/IEC 4879, define el vocabulario oficial de la computación cuántica. De forma silenciosa pero decisiva, define los términos de cómo se describirá, debatirá y desarrollará este campo en todo el mundo.

¿Por qué es importante? Porque sin unas normas comunes, el rápido crecimiento de la cuántica corre el riesgo de fragmentarse en silos: plataformas incompatibles, definiciones contradictorias y un laberinto de confusión técnica. Este tipo de fragmentación ralentiza el progreso justo cuando el sector necesita coherencia más que nunca. Las normas aportan alineación. Hacen posible la interoperabilidad, apoyan la regulación y ofrecen a investigadores y desarrolladores un punto de partida común: una lógica compartida para las computadoras más atípicas.

• ISO/IEC 4879:2024Information technology — Quantum computing — Vocabulary

Miles de millones en juego, futuros en la cuerda floja

En un mundo actual centrado en la tecnología, la cuántica ya no es un experimento mental: es una frontera estratégica. Los mayores actores mundiales compiten para construir máquinas lo bastante potentes como para hacer lo que ninguna computadora logró antes, mientras diseñan el software que las hará útiles fuera del laboratorio.

¿El premio? Soluciones a problemas que antes se consideraban inalcanzables: nuevos medicamentos adaptados a moléculas complejas, cadenas de suministro mundiales optimizadas en tiempo real, sistemas climáticos modelados con una precisión sin precedentes, riesgos financieros esquematizados antes de que se materialicen. Sectores enteros están al borde de la reinvención.

El dinero ya está fluyendo: miles de millones en inversión pública y privada y curvas de crecimiento que solo apuntan hacia arriba. Los gobiernos lo consideran una cuestión de seguridad y competitividad. Las empresas lo ven como el próximo gran cambio de plataforma. La ciencia está avanzando, el impulso es innegable y la carrera ha empezado. La verdadera cuestión ahora no es si la computación cuántica transformará nuestro mundo, sino quién cruzará la línea de meta antes que nadie.

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Glosario

• Algoritmo (cuántico): algoritmo para su uso en un procesador cuántico
  Nota: Es posible diseñar algoritmos cuánticos de tal manera que haya que ejecutarlos varias veces para obtener el resultado deseado; por ejemplo, para contrarrestar el ruido o como medio para implementar un algoritmo objetivo de manera eficiente mediante circuitos cuánticos aproximados.
  [Adaptación de ISO/IEC 4879:2024, 3.4.9]
• Algoritmo de Grover: algoritmo cuántico para la búsqueda en una base de datos sin ordenar con aceleración cuadrática en comparación con los algoritmos clásicos
• Algoritmo de Shor: algoritmo basado en la transformada de Fourier cuántica para factorizar un número entero (grande)
  [ISO/IEC 9594-12:2025, 3.2.23, traducción no oficial]
• Amenaza para RSA: riesgo para los sistemas criptográficos RSA derivado de la capacidad de los algoritmos cuánticos para factorizar números enteros grandes de manera eficiente
• Bit, dígito binario: cualquiera de los dígitos 0 o 1 cuando se utilizan en el sistema binario
  [ISO/IEC 2382:2015, 2121573, traducción no oficial]
• Cifrado cuántico: uso de fenómenos de la mecánica cuántica para garantizar una comunicación segura, normalmente mediante la distribución cuántica de claves
• Circuito cuántico: combinación o secuencia de puertas cuánticas y otras operaciones
  Nota: Se suelen diseñar circuitos cuánticos para realizar funciones más complejas que las puertas individuales.
  [Adaptación de ISO/IEC 4879:2024, 3.4.5]
• Coherencia (cuántica): existencia o alcance de relaciones de fase inequívocas entre los posibles estados de un sistema cuántico
  [Adaptación de ISO/IEC 4879:2024, 3.2.18]
• Computadora clásica: computadora que procesa información utilizando bits clásicos
• Computadora cuántica: un procesador cuántico totalmente programable capaz de implementar o aproximar cualquier dinámica unitaria definida dentro de su espacio de Hilbert completo
  Notas:
  - En la computación cuántica basada en circuitos, una computadora cuántica tiene acceso a un conjunto universal de puertas cuánticas.
  - Las computadoras cuánticas suelen utilizar información cuántica codificada en cúbits.
  [Adaptación de ISO/IEC 4879:2024, 3.4.10]
• Computadora cuántica de iones atrapados: computadora cuántica que utiliza átomos cargados (iones) suspendidos en el espacio y manipulados con láseres
  [ISO/IEC 27565:2026, 3.26, Traducción no oficial]
• Corrección de errores (cuántica): procedimiento para diagnosticar y corregir errores en los componentes de un cúbit lógico sin medir ninguna información cuántica codificada de forma lógica, aprovechando las simetrías del cúbit lógico
  [Adaptación de ISO/IEC 4879:2024, 3.4.6]
• Criptografía (cuántica): criptografía que utiliza la comunicación cuántica de manera fundamental
  [ISO/IEC 4879:2024, 3.6.2, traducción no oficial]
• Cúbit: sistema cuántico con dos estados base
  Nota: «cúbit» es la abreviatura de «bit cuántico»; es la unidad más pequeña de información cuántica.
  [Adaptación de ISO/IEC 4879:2024, 3.3.3]
• Cúbit topológico: cúbit el que la información cuántica se codifica en las propiedades topológicas de un sistema, lo que le confiere una resistencia inherente a determinados tipos de errores
  Nota: Los cúbits topológicos suelen relacionarse con los modos cero de Majorana para la computación cuántica tolerante a fallas.
• Decoherencia: pérdida o degradación de la coherencia cuántica
  [Adaptación de ISO/IEC 4879:2024, 3.2.19]
• Distribución cuántica de claves (QKD): uso de fenómenos cuánticos con propósitos criptográficos
  [ISO/TS 80004-12:2016, 6.6, traducción no oficial]
• Entrelazamiento: propiedad de un estado cuántico dentro de un sistema cuántico compuesto, formado por al menos dos subsistemas, en el que dicho estado cuántico no se puede describir en términos de características independientes de sus componentes individuales
  [ISO/IEC 4879:2024, 3.2.10, traducción no oficial]
• Interferencia: superposición coherente de las funciones de onda (estados cuánticos) de un sistema físico
  [ISO/TS 80004-12:2016, 2.7, traducción no oficial]
• Medición (cuántica): proceso que da como resultado una propiedad física de un estado cuántico
  Nota: La medición cuántica suele implicar la interacción con un sistema de medición que codifica el resultado de la propiedad física.
  [Adaptación de ISO/IEC 4879:2024, 3.2.16]
• Procesador cuántico: dispositivo físico que realiza el procesamiento de información cuántica
  [ISO/IEC 4879:2024, 3.4.8, traducción no oficial]
• Puerta cuántica: operación cuántica aplicada que transforma los estados cuánticos de entrada en estados cuánticos de salida
  [Adaptación de ISO/IEC 4879:2024, 3.4.2]
• Puerta de Hadamard: puerta cuántica que coloca un cúbit en una superposición de estados
  Nota: La puerta de Hadamard se utiliza a menudo al inicio de los algoritmos cuánticos.
• Ruido cuántico: perturbación en un sistema cuántico que afecta su estado y provoca errores o la pérdida de coherencia
• Superposición: combinación lineal compleja de dos o más estados cuánticos diferentes
  [ISO/IEC 4879:2024, 3.2.8, traducción no oficial]
• Supremacía cuántica: punto en el que una computadora cuántica realiza un cálculo que resulta inviable para las computadoras clásicas dentro de los límites prácticos de recurso
• ​​​Trampa iónica: arquitectura de procesador cuántico que utiliza iones confinados por campos electromagnéticos como cúbits, manipulados con láseres