La Universidad de Tsinghua estableció una clase de información cuántica. ¿Qué estudia principalmente esta clase?
Durante cientos de años, nuestra comprensión de las propiedades de la materia y la energía se ha basado en ecuaciones matemáticas desarrolladas a partir de observaciones de la naturaleza por Newton, Gauss, Maxwell y otros. Estas leyes proporcionan un modelo útil de movimiento, fuerza, calor, electricidad y magnetismo, lo que nos permite construir motores, generadores, computadoras y equipos de comunicaciones.
En el siglo XX, cuando empezamos a observar la naturaleza a escala atómica y subatómica, quedó claro que los modelos clásicos eran inadecuados para predecir propiedades a pequeñas distancias. En lugar de ello, se necesita un modelo cuántico que introduzca características increíbles que eventualmente se verifiquen en la naturaleza:
Los modelos clásicos pueden describir sistemas de partículas u ondas, pero se trata de fenómenos distintos. En el modelo cuántico, la materia se comporta como ondas y partículas. Este comportamiento permite que sistemas como los imanes con dos direcciones de polarización clásicas (como arriba o abajo) estén en una superposición cuántica, polarizándose hacia arriba y hacia abajo simultáneamente. Los países en sistemas multipartitos pueden "enredarse", mostrando correlaciones más fuertes de lo que permite la teoría clásica.
En el siglo XX, utilizamos modelos cuánticos para diseñar nuevas tecnologías como transistores y láseres que cambiaron fundamentalmente nuestras vidas. Ahora, en el siglo XXI, estamos empezando a explotar las propiedades cuánticas para construir nuevas computadoras y nuevos dispositivos de comunicación. Esto requiere una forma completamente diferente de pensar acerca de cómo resolver los problemas informáticos, especialmente lo difíciles que son de resolver algunos problemas.
Éstas son preguntas profundas y de importancia práctica. La criptografía nos permite mantener en secreto la información que contiene información confidencial, como datos financieros o de salud, al requerir que cualquier persona que no sea personal autorizado realice cálculos muy difíciles para robar la información. Nuestra concepción actual de la dificultad se basa en un modelo clásico. En el mundo cuántico, muchos cálculos clásicos son realmente sencillos.
Una de las aplicaciones directas de los dispositivos cuánticos es modelar la naturaleza calculando las propiedades y el comportamiento de sistemas químicos y dispositivos físicos a nivel cuántico. Éstas se encuentran entre las simulaciones más difíciles que se realizan actualmente en computadoras clásicas. Las computadoras cuánticas pueden cambiar las reglas del juego, permitiendo modelados más realistas en escalas de tiempo reales. Estas simulaciones podrían tener amplias implicaciones para el diseño de fármacos, la generación de energía sostenible y el desarrollo de nuevos materiales, por ejemplo.