Bit clásico vs Qubit
Un bit solo puede ser 0 o 1. Un qubit puede estar en superposición de ambos simultáneamente.
Bit Clásico
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Qubit (Esfera de Bloch)
En superposición — aún no medido
Paralelismo cuántico
Describir n qubits exige 2ⁿ amplitudes a la vez: el crecimiento es exponencial. Pero al medirlos se obtiene un solo resultado de n bits.
Barras en escala logarítmica: su longitud es proporcional al número de qubits. En escala lineal, la barra de 20 qubits no llegaría a una milmillonésima de la de 50.
Puertas cuánticas
Las puertas cuánticas son operaciones que transforman qubits, análogas a las puertas lógicas clásicas.
Puerta Hadamard (H)
Crea superposición perfecta (50/50). Transforma |0⟩ en (|0⟩+|1⟩)/√2. Es la puerta más importante de la computación cuántica: convierte un bit clásico en un qubit en superposición.
| Entrada | Salida |
|---|---|
| |0⟩ | (|0⟩+|1⟩)/√2 |
| |1⟩ | (|0⟩−|1⟩)/√2 |
Se suele comparar con una moneda en el aire, pero con una diferencia clave: aplicar H dos veces devuelve el estado de partida (H·H = I), algo que ninguna moneda lanzada dos veces hace. La superposición no es no saber cómo caerá la moneda.
Circuito mínimo — Generador de números aleatorios
La amenaza al cifrado RSA — Algoritmo de Shor
RSA se basa en que factorizar números muy grandes es inviable en la práctica con ordenadores clásicos. Un ordenador cuántico lo bastante grande y fiable lo cambiaría: aún no existe.
Récord clásico de factorización (28/02/2020)
RSA-250 (829 bits): unos 2.700 años-núcleo de cálculo. RSA-2048 sigue fuera de alcance.
Boudot, Gaudry, Guillevic, Heninger, Thomé y Zimmermann (2020)
Estimación cuántica de 2019 para RSA-2048
20 millones de qubits físicos ruidosos → unas 8 horas
Gidney y Ekerå (2019), arXiv:1905.09749
Estimación cuántica de 2025 para RSA-2048
Menos de 1 millón de qubits físicos ruidosos → menos de una semana
Gidney (21/05/2025), arXiv:2505.15917: unos 1.400 qubits lógicos y 6.500 millones de puertas Toffoli
Las dos estimaciones cuánticas suponen una tasa de error física del 0,1 % por operación. Para situarlas: IBM anunció el 10/06/2025 su plan de tener en 2029 «Starling», con 200 qubits lógicos y 100 millones de puertas. Una hoja de ruta es un anuncio de empresa, no un hecho. Las demostraciones del algoritmo de Shor en hardware real se han limitado a números muy pequeños, como 15 o 21.
2026
Calendario propuesto por el NIST de EE. UU. para sus sistemas federales (NIST IR 8547 (borrador del 12/11/2024)). Nadie sabe cuándo habrá un ordenador cuántico capaz de romper RSA-2048: las fechas responden a que migrar lleva años y a que lo que se cifra hoy puede guardarse y descifrarse más adelante.
Aún admitidos (vulnerables al algoritmo de Shor):
Estándares post-cuánticos ya publicados:
La Unión Europea, en su hoja de ruta coordinada del 23/06/2025, pide empezar la transición antes de que acabe 2026 y haberla completado en las infraestructuras críticas antes de que acabe 2030.
Criptografía post-cuántica (estándares del NIST del 13/08/2024)
- ML-KEM (CRYSTALS-Kyber) · FIPS 203
- ML-DSA (CRYSTALS-Dilithium) · FIPS 204
- SLH-DSA (SPHINCS+) · FIPS 205
En proceso de estandarización: FN-DSA (FALCON), futuro FIPS 206 y HQC.
Computación cuántica — Guía completa
Todo lo que necesitas saber sobre qubits, empresas líderes y usos reales
¿Qué es un ordenador cuántico?
Un ordenador cuántico es una máquina que aprovecha las leyes de la mecánica cuántica —superposición, entrelazamiento e interferencia— para resolver ciertos problemas mucho más deprisa que los ordenadores clásicos; en algunos, como la factorización, con una ventaja enorme según los algoritmos conocidos. No sustituye al ordenador clásico: es complementario. Sus candidatos más claros son la factorización y la simulación de moléculas; en optimización, la ventaja sigue en estudio.
¿Por qué los qubits necesitan temperaturas cercanas al cero absoluto?
Los qubits son extremadamente sensibles a las perturbaciones del entorno (calor, vibraciones, campos electromagnéticos). Para mantener la superposición, los chips cuánticos de superconductores deben enfriarse a ~15 milikelvin (−273,135 °C), más frío que el espacio exterior. Esta es la principal razón por la que los ordenadores cuánticos no pueden usarse en casa: requieren criostatos del tamaño de un frigorífico.
Decoherencia — El mayor obstáculo técnico
La decoherencia ocurre cuando un qubit pierde su estado cuántico por interacción con el entorno externo. Es como si alguien encendiera la luz mientras lanzas una moneda al aire: la observación destruye la superposición. Los qubits superconductores mantienen la coherencia del orden de decenas a cientos de microsegundos; los de iones atrapados, bastante más. Como ningún qubit físico es perfecto, la corrección de errores cuánticos (QEC) crea qubits lógicos más estables repartiendo cada uno entre decenas o cientos de qubits físicos.
Empresas líderes en computación cuántica
- IBM Quantum: Eagle (127Q), Osprey (433Q), Condor (1.121Q). Acceso cloud gratuito para investigadores.
- Google: Sycamore (53Q). En 2019 anunció la «supremacía cuántica» en un problema de muestreo que, según Google, a un superordenador le llevaría 10.000 años. Es un resultado discutido: IBM estimó ese mismo mes unos 2,5 días, y Pan, Chen y Zhang lo simularon en unas 15 horas con 512 GPU (Physical Review Letters, 2022).
- IonQ: Usa trampas de iones (más estables que superconductores).
- Quantinuum: H-Series, de iones atrapados, con fidelidades de puerta entre las más altas publicadas.
- D-Wave: Annealing cuántico, especializado en optimización.
Casos de uso reales (no ciencia ficción)
- Simulación molecular: Diseño de fármacos y materiales. Se investiga si un ordenador cuántico podrá simular con precisión moléculas que hoy solo se aproximan.
- Optimización logística: Rutas de entrega, distribución energética, diseño de chips.
- Aprendizaje automático: se investiga si puede acelerar ciertos modelos; por ahora, sin ventaja demostrada en problemas prácticos.
- Criptografía: Romper (o crear) cifrados. La carrera entre ataque y defensa ya está en marcha.
¿Por qué NO reemplazará al ordenador clásico?
Los ordenadores cuánticos son peores que los clásicos para la mayoría de las tareas cotidianas: navegar por internet, editar documentos, reproducir vídeo, jugar a videojuegos. Son útiles SOLO para una clase específica de problemas matemáticos con estructura que se puede explotar mediante algoritmos cuánticos (Shor, Grover, QAOA). La analogía: un submarino es mejor que un coche bajo el agua, pero no sustituye al coche para ir al trabajo.