¿Qué es un ordenador cuántico?
Un ordenador cuántico es un ordenador que explota los fenómenos de la mecánica cuántica. A pequeñas escalas, la materia física presenta propiedades tanto de partículas como de ondas, y la informática cuántica aprovecha este comportamiento utilizando hardware especializado. La física clásica no puede explicar el funcionamiento de estos dispositivos cuánticos, y un ordenador cuántico escalable podría realizar algunos cálculos exponencialmente más rápido que cualquier ordenador "clásico" moderno. En particular, un ordenador cuántico a gran escala podría romper esquemas de encriptación ampliamente utilizados y ayudar a los físicos a realizar simulaciones físicas; sin embargo, el estado actual de la técnica sigue siendo en gran medida experimental y poco práctico.

La unidad básica de información en la informática cuántica es el qubit, similar al bit de la electrónica digital tradicional. A diferencia de un bit clásico, un qubit puede existir en una superposición de sus dos estados "base", lo que significa que se encuentra en ambos estados simultáneamente. Al medir un qubit, el resultado es una salida probabilística de un bit clásico. Si un ordenador cuántico manipula el qubit de una forma determinada, los efectos de interferencia de onda pueden amplificar los resultados de medición deseados. El diseño de algoritmos cuánticos consiste en crear procedimientos que permitan a un ordenador cuántico realizar cálculos de forma eficiente.

La ingeniería física de qubits de alta calidad ha demostrado ser un reto. Si un qubit físico no está suficientemente aislado de su entorno, sufre decoherencia cuántica, lo que introduce ruido en los cálculos. Los gobiernos nacionales han invertido mucho en investigación experimental para desarrollar qubits escalables con tiempos de coherencia más largos y tasas de error más bajas. Dos de las tecnologías más prometedoras son los superconductores (que aíslan una corriente eléctrica eliminando la resistencia eléctrica) y las trampas de iones (que confinan una sola partícula atómica utilizando campos electromagnéticos).

Cualquier problema de cálculo que pueda resolver un ordenador clásico también puede resolverlo un ordenador cuántico. A la inversa, cualquier problema que pueda resolver un ordenador cuántico también puede resolverlo un ordenador clásico, al menos en principio si se le da tiempo suficiente. En otras palabras, los ordenadores cuánticos obedecen a la tesis de Church-Turing. Esto significa que, aunque los ordenadores cuánticos no aportan ninguna ventaja adicional sobre los ordenadores clásicos en términos de computabilidad, los algoritmos cuánticos para determinados problemas tienen complejidades temporales significativamente menores que los algoritmos clásicos conocidos correspondientes. En particular, se cree que los ordenadores cuánticos pueden resolver rápidamente ciertos problemas que ningún ordenador clásico podría resolver en un tiempo factible, lo que se conoce como "supremacía cuántica". El estudio de la complejidad computacional de los problemas con respecto a los ordenadores cuánticos se conoce como teoría de la complejidad cuántica.
What is a quantum computer?
A quantum computer is a computer that exploits quantum mechanical phenomena. At small scales, physical matter exhibits properties of both particles and waves, and quantum computing leverages this behavior using specialized hardware. Classical physics cannot explain the operation of these quantum devices, and a scalable quantum computer could perform some calculations exponentially faster than any modern "classical" computer. In particular, a large-scale quantum computer could break widely used encryption schemes and aid physicists in performing physical simulations; however, the current state of the art is still largely experimental and impractical.

The basic unit of information in quantum computing is the qubit, similar to the bit in traditional digital electronics. Unlike a classical bit, a qubit can exist in a superposition of its two "basis" states, which loosely means that it is in both states simultaneously. When measuring a qubit, the result is a probabilistic output of a classical bit. If a quantum computer manipulates the qubit in a particular way, wave interference effects can amplify the desired measurement results. The design of quantum algorithms involves creating procedures that allow a quantum computer to perform calculations efficiently.

Physically engineering high-quality qubits has proven challenging. If a physical qubit is not sufficiently isolated from its environment, it suffers from quantum decoherence, introducing noise into calculations. National governments have invested heavily in experimental research that aims to develop scalable qubits with longer coherence times and lower error rates. Two of the most promising technologies are superconductors (which isolate an electrical current by eliminating electrical resistance) and ion traps (which confine a single atomic particle using electromagnetic fields).

Any computational problem that can be solved by a classical computer can also be solved by a quantum computer. Conversely, any problem that can be solved by a quantum computer can also be solved by a classical computer, at least in principle given enough time. In other words, quantum computers obey the Church–Turing thesis. This means that while quantum computers provide no additional advantages over classical computers in terms of computability, quantum algorithms for certain problems have significantly lower time complexities than corresponding known classical algorithms. Notably, quantum computers are believed to be able to solve certain problems quickly that no classical computer could solve in any feasible amount of time—a feat known as "quantum supremacy." The study of the computational complexity of problems with respect to quantum computers is known as quantum complexity theory.