Qubit (Cúbit) (Qbit) (Zoológico de Partículas Subatómicas)

Qubit (Cúbit) (Qbit)

Un qubit (se pronuncia “kiubit”, y a veces en español se escribe cúbit) es la unidad básica de información cuántica, análogo al bit en la computación clásica, pero con propiedades cuánticas que lo hacen muchísimo más poderoso.

¿Qué es un qubit?

Un qubit es un sistema físico cuántico que puede existir en:

• el estado 0
• el estado 1
• o en una superposición de ambos al mismo tiempo

Esto se expresa así:

∣ψ⟩=α∣0⟩+β∣1⟩

donde:

Gracias a la superposición, un qubit puede representar múltiples valores simultáneamente.

¿Qué sistemas físicos pueden ser un qubit?:

Un qubit puede construirse con muchos sistemas cuánticos:

• la polarización de un fotón,
• el espín de un electrón,
• niveles energéticos de un ión atrapado,
• circuitos superconductores (los usados por Google e IBM),
• estados de átomos de Rydberg,
• centros de vacancia en diamante, etc.

Lo importante no es el material, sino la mecánica cuántica.

Propiedades cuánticas clave de los qubits:

Superposición

Un qubit puede ser 0 y 1 al mismo tiempo.

Interferencia

Los estados cuánticos pueden sumarse o cancelarse, lo que permite algoritmos muy potentes.

Entrelazamiento

• Dos qubits pueden quedar correlacionados de forma que:
• conocer uno te dice instantáneamente sobre el otro,
• incluso a grandes distancias.
• Este es el “combustible” de la computación cuántica.

Medición

Cuando mides un qubit, la superposición se “colapsa” a 0 o 1.

¿Por qué un qubit es tan poderoso?:

Un sistema de:

• 1 qubit: superposición de 2 estados
• 2 qubits: superposición de 4 estados
• 3 qubits: superposición de 8 estados
• n qubits: superposición de 2n estados

Con solo 300 qubits ideales, puedes representar más estados que átomos hay en el universo observable.

Aplicaciones principales:

• Criptografía cuántica
• Simulación de moléculas y materiales
• Optimización y aprendizaje automático
• Modelado de reacciones químicas
• Factorización cuántica (Algoritmo de Shor)