¿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.