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Junio 6, 2023

EL ABC de la computación cuántica

EL ABC DE LA COMPUTACIÓN CUÁNTICA Y SUS IMPLICACIONES EN EL FUTURO DE LA SALUD 


Una cosa puede estar y no estar en el mismo estado, al mismo tiempo. ¿Conoces al famoso gato de Shrödinger? 


El gato de Schrödinger es un experimento mental desarrollado el siglo pasado por Erwin Schrödinger al respecto de las postulaciones de Albert Einstein sobre la superposición cuántica, concepto de la mecánica cuántica, que es las rama de la física que estudia la materia a escalas muy pequeñas: a nivel molecular, atómico y aún menor; es el caso de las partículas subatómicas que rodean al átomo y a razón de las cuales Shrödinger ideó a su gato. 


Imaginemos que encerramos a un gato en una caja de acero. En la caja hay un frasco de veneno y un átomo radiactivo que puede activarse o no. Si el átomo se activa, el frasco de veneno se rompe y el gato muere. Pero no podemos saber qué pasó, pues la caja está cerrada y no conocemos el resultado del átomo. De forma que mientras no abramos la caja el gato está vivo y muerto al mismo tiempo. 


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Este ensayo ficticio es muy controversial, el mismo Shröndinger lo planteó para avivar el debate sobre la superposición cuántica. Además hay que aclarar que a escalas macroscópicas no existe la superposición. No obstante, quizá por las características fascinantes de los gatos, la paradoja de Shrödinger es fácil de recordar e ilustra cómo se comporta un tipo de sustancia que sí existe en el mundo real y a la que se le ha dado el nombre de bosones


Fermiones y bosones son dos tipos de partículas fundamentales en el universo. Los fermiones tienen espín semientero y obedecen el principio de exclusión de Pauli, lo que significa que no pueden ocupar el mismo estado cuántico al mismo tiempo. Ejemplos de fermiones son electrones, protones y neutrones. Por otro lado, los bosones tienen espín entero y no están sujetos al principio de exclusión de Pauli, lo que les permite ocupar el mismo estado cuántico simultáneamente. A esto se le conoce como superposición cuántica. Fotones y bosones W y Z son ejemplos de este tipo de sustancia.


Por supuesto que esto es complicado de entender. Pero básicamente sobre este principio de los bosones está construida la computación cuántica. 


La base de la computación tradicional es el sistema binario de unos y ceros. Los bytes son simplemente eso: unos o ceros, y con ese sencillo valor o no valor van generando y organizando la información hasta convertirla en datos, que pueden ser programas, textos, imágenes, videos, etc. 


Sin embargo, en la computación cuántica existen los qubits, una suerte de bytes/bosones que pueden ser ¡uno y cero al mismo tiempo


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La superposición es una abstracción matemática que colapsa; es decir se define en un momento determinado (en el ejemplo del gato, cuando abrimos la caja hay dos resultados posibles: vivo o muerto), pero mientras no se colapse a la computación cuántica, este principio de superposición le sirve para hacer cálculos mucho más grandes que lo que actualmente se logra con la computación tradicional, aumentando exponencialmente la capacidad de cómputo de la actualidad. 


El desarrollo de las computadoras cuánticas aún se encuentra en sus primeras etapas, pero ya tienen la capacidad de resolver problemas demasiado complejos para los ordenadores clásicos. 


La computación cuántica está ganando impulso en el procesamiento de datos. Una de las aplicaciones potenciales más significativas de la computación cuántica es la simulación. Podrían imaginarse miles de millones de universos posibles en un segundo. 


La computación cuántica tiene el potencial de revolucionar todas las industrias, incluyendo la salud. 


Cómo la computación cuántica puede ayudar a la medicina y al cuidado de la salud


Nuevos medicamentos: La computación cuántica podría utilizarse para simular el comportamiento de las moléculas, lo que ayudaría a los investigadores a desarrollar nuevos medicamentos y tratamientos.


Secuenciación del genoma: Las computadoras cuánticas podrían utilizarse para secuenciar genomas de manera más rápida y precisa, lo que podría llevar a un diagnóstico y tratamiento más tempranos de enfermedades.


Imágenes médicas: Las computadoras cuánticas podrían emplearse para desarrollar nuevas técnicas de imágenes médicas, lo que proporcionaría a los médicos imágenes más detalladas del cuerpo humano.


Evaluación de riesgos: Las computadoras cuánticas podrían utilizarse para evaluar el riesgo de desarrollar ciertas enfermedades, lo que ayudaría a las personas a tomar mejores decisiones sobre su salud. 


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