La Computación Cuántica Explicada: Cómo Funcionan los Qubits y Por Qué Importa Ahora

Una computadora clásica almacena información en bits que son 0 o 1, como un interruptor que está encendido o apagado. Una computadora cuántica, en cambio, utiliza qubits, que pueden representar 0, 1, o una combinación ponderada de ambos simultáneamente, según el explicador oficial de computación cuántica de IBM. Esa propiedad, llamada superposición, es una de las razones por las que las máquinas cuánticas pueden explorar muchas respuestas posibles a ciertos problemas simultáneamente en lugar de una a la vez.

La Física Detrás de la Máquina

IBM identifica cuatro efectos mecánico-cuánticos que hacen posible la computación cuántica: superposición, entrelazamiento, interferencia y decoherencia. El entrelazamiento vincula qubits de modo que medir uno revela información sobre otro, incluso cuando los dos están físicamente separados. La interferencia permite que un circuito cuántico amplifique respuestas correctas y cancele las incorrectas, de la misma manera que las ondas superpuestas pueden reforzarse o cancelarse mutuamente. La decoherencia es el efecto opuesto —los estados cuánticos se colapsan en valores clásicos ordinarios— y es el obstáculo principal que los ingenieros deben suprimir para mantener útil un procesador cuántico, según IBM.

Los qubits pueden construirse a partir de varios sistemas físicos, incluyendo circuitos superconductores enfriados a temperaturas cercanas al cero absoluto, iones atrapados, puntos cuánticos y fotones. Los propios procesadores cuánticos de IBM dependen de circuitos superconductores porque pueden fabricarse y controlarse con técnicas existentes de fabricación de chips, según IBM.

Una Ventaja Verificable: El Chip Willow de Google

El 22 de octubre de 2025, Google anunció que su procesador Willow de 105 qubits había producido lo que la empresa llamó la primera ventaja cuántica verificable, utilizando un algoritmo que nombró Quantum Echoes, según el comunicado oficial de Google. El algoritmo envía una señal a un conjunto de qubits, perturba uno de ellos, luego invierte la evolución de la señal para escuchar un 'eco' amplificado creado por interferencia constructiva.

Google informó que Quantum Echoes se ejecutó 13.000 veces más rápido en Willow que el mejor algoritmo clásico conocido ejecutándose en una de las supercomputadoras más rápidas del mundo. La empresa enfatizó que, a diferencia de su afirmación de supremacía cuántica de 2019, este resultado es 'verificable' —puede repetirse en hardware cuántico comparable y verificarse de manera cruzada, en lugar de depender de una tarea de muestreo sin forma independiente de confirmar el resultado.

Trabajando con investigadores de la Universidad de California, Berkeley, Google utilizó el algoritmo para estudiar señales de resonancia magnética nuclear (RMN) de moléculas que contienen 15 y 28 átomos, señalando posibles usos futuros en descubrimiento de fármacos, materiales de batería y el diseño de nuevos qubits, según el mismo comunicado de Google.

El Camino de IBM Desde 'Utilidad' Hacia la Tolerancia a Fallos

IBM distingue entre varios estadios de progreso. La empresa dice que alcanzó 'utilidad cuántica' en 2023, lo que significa que sus procesadores cuánticos podrían superar los métodos de aproximación clásicos en tareas específicas. IBM ha dicho que espera alcanzar 'ventaja cuántica' —superando todos los métodos clásicos conocidos en un problema práctico— a finales de 2026, según la descripción de computación cuántica de IBM.

Más allá de eso, IBM ha publicado una hoja de ruta hacia la computación cuántica tolerante a fallos, donde los errores se detectan y corrigen antes de que corrompan un cálculo. La hoja de ruta describe un chip llamado Quantum Loon lanzado en 2025 con conectividad de qubit mejorada para experimentos de prueba de concepto hacia códigos qLDPC de alta velocidad, un módulo nombrado Quantum Kookaburra planeado para 2026 que almacena información usando memoria de códigos de paridad de baja densidad cuántica (qLDPC), y un sistema llamado Starling dirigido para 2029 que IBM dice debería ejecutar 100 millones de puertas cuánticas en 200 qubits lógicos. El enfoque de corrección de errores de IBM utiliza lo que llama 'códigos de bicicleta bivariados', incluyendo un 'código bruto [[144,12,12]]' que la empresa dice requiere aproximadamente diez veces menos qubits físicos que métodos anteriores de código de superficie para lograr la misma protección de errores.

Por Qué la Encriptación Ya Está Siendo Reescrita

Las computadoras cuánticas importan más allá del laboratorio debido al algoritmo de Shor, un método matemático publicado por Peter Shor en 1994 que demuestra que una computadora cuántica lo suficientemente poderosa podría factorizar números grandes —y por lo tanto romper encriptación de estilo RSA ampliamente utilizada— mucho más rápido que cualquier computadora clásica, como señala la descripción de IBM.

Ese riesgo no es hipotético para los organismos de normalización. El 13 de agosto de 2024, el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de los EE.UU. (NIST) finalizó sus primeros tres estándares de encriptación post-cuántica: FIPS 203 (ML-KEM) para encriptación general, y FIPS 204 (ML-DSA) y FIPS 205 (SLH-DSA) para firmas digitales, según el comunicado oficial de NIST. El matemático de NIST, Dustin Moody, dijo que las organizaciones deberían 'comenzar a integrarlos en sus sistemas inmediatamente, porque la integración completa llevará tiempo.'

Lo Que las Computadoras Cuánticas No Son

Los materiales de IBM enfatizan que las computadoras cuánticas no son simplemente versiones más rápidas de computadoras ordinarias; están adaptadas a clases específicas de problemas —como simular moléculas, reacciones químicas y ciertas tareas de optimización o aprendizaje automático— donde el número de variables que interactúan crece demasiado grande para que las computadoras clásicas lo rastreen eficientemente. Para tareas cotidianas como procesamiento de texto o navegación web, las computadoras clásicas siguen siendo mucho más prácticas.