Las computadoras cuánticas apenas existen: he aquí por qué estamos escribiendo lenguajes para ellas de todos modos

Investigación de IBM | Flickr

Las computadoras cuánticas todavía son extremadamente rudimentarias y en gran medida siguen siendo juguetes intrigantes en algunos laboratorios de investigación avanzada. Eso no ha disuadido a la gente de desarrollar nuevos lenguajes de programación para ellos.

El más reciente proviene de Microsoft, que ha presentado Q# (pronunciado Q sostenido) y algunas herramientas asociadas para ayudar a los desarrolladores a utilizarlo para crear software. Se une a una lista creciente de otros lenguajes de programación cuánticos de alto nivel como QCL y Quipper.

Pero dado que prácticamente nadie tiene una computadora cuántica, ¿cuál es el punto?

Krysta Svore, gerente principal de investigación en computación cuántica de Microsoft, dice que los lenguajes son necesarios porque los escritos para las computadoras actuales no funcionarán para las cuánticas. Las computadoras clásicas codifican información en forma binaria como una secuencia de unos y ceros, mientras que las computadoras cuánticas usan bits cuánticos, o qubits, que pueden codificar efectivamente uno y cero al mismo tiempo.

Esto crea grandes cantidades de poder de procesamiento paralelo y explica por qué hay tanto interés en los esfuerzos para construir las máquinas. La esperanza es que las computadoras cuánticas ayuden a impulsar avances significativos en campos que van desde la ciencia de los materiales hasta la inteligencia artificial (consulte Una empresa emergente utiliza la informática para impulsar el aprendizaje automático).

Pero para explotar completamente ese poder o incluso explorar lo que es posible, los desarrolladores necesitarán lenguajes cuánticos para ayudarlos a crear software que aproveche al máximo las capacidades de las computadoras.

Los lenguajes de programación para computadoras clásicas están diseñados de una manera que no requiere que los desarrolladores sepan cómo funciona una unidad central de procesamiento. El impulso ahora es crear lenguajes de programación cuántica de alto nivel que también protejan a los desarrolladores de las complejidades del hardware cuántico.

Las peculiaridades de la computación cuántica crean limitaciones que no existen en los lenguajes de programación clásicos. Un ejemplo: los programas cuánticos no pueden tener bucles que repitan una secuencia de instrucciones; tienen que ejecutarse directamente hasta su finalización.

Para solucionar estos problemas, Q# funciona junto con un par de lenguajes clásicos. Los desarrolladores sin experiencia cuántica pueden escribir sus programas principales en lenguajes familiares y luego usar un programa Q# cuando quieran utilizar el poder de procesamiento cuántico.

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Aunque todavía no tiene una computadora cuántica propia, Microsoft ha lanzado simuladores que permiten a los desarrolladores probar programas desarrollados en Q# en computadoras de escritorio o en su servicio de computación en la nube Azure. IBM también es ofrecimiento simuladores, y algunos desarrolladores afortunados pueden incluso ejecutar su código directamente en su máquina cuántica.

Xiaodi Wu, un experto en lenguaje de programación cuántica de la Universidad de Maryland, ve nuevos lenguajes cuánticos de alto nivel como el próximo paso lógico. Esto abrirá la puerta a que más personas usen estas máquinas, dice, lo que podría conducir a nuevos campos de investigación para la comunidad de investigación cuántica.

Ha habido algunas llamadas para hacer que los nuevos lenguajes cuánticos sean de código abierto para que la comunidad de desarrolladores en general pueda ofrecer su opinión. La idea es que esto podría dar a la computación cuántica el mismo tipo de impulso que el desarrollo de Linux le dio a Internet.

Los desarrolladores de idiomas también tienen otro objetivo: los estudiantes que piensan en futuras carreras. Los nuevos lenguajes que hacen que la computación cuántica sea más accesible deberían atraer a más personas al campo. Queremos desarrollar la fuerza laboral cuántica, dice Svore, porque la computación cuántica desbloqueará una economía completamente nueva, y vamos a necesitar personas que sean programadores cuánticos, desarrolladores de algoritmos e ingenieros.

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