Computación cuántica: más allá del bit y más cerca de la nube

Una introducción práctica y sencilla para comprender qué cambia realmente

Durante décadas, todo lo que entendemos por informática se ha basado en algo muy simple: el bit.
Un bit solo puede tener dos estados, 0 o 1, y todo lo que ejecuta un ordenador —desde un sistema operativo hasta una app— se reduce a combinaciones de esos dos valores.

Pero el futuro (y el presente, aunque tímidamente) apunta hacia algo nuevo: la computación cuántica.
Un tipo de cálculo que no sigue la lógica binaria de los bits, sino la de la física cuántica, donde las cosas pueden estar en varios estados a la vez.

Y lo mejor: podemos probarlo hoy mismo desde un PC corriente, usando la nube.

Qué cambia cuando pasamos del bit al qubit

En un ordenador clásico, cada bit tiene un único valor: 0 o 1.
En un ordenador cuántico, la unidad básica es el qubit, que puede estar en 0, en 1… o en una superposición de ambos al mismo tiempo.

Dicho así parece magia, pero es física: el estado de un qubit se describe como una probabilidad.
Cuando lo medimos, el sistema “colapsa” y se convierte en 0 o 1, pero mientras no lo observamos, mantiene una mezcla de ambos.

Esa capacidad permite que un conjunto de qubits explore muchas combinaciones a la vez, mientras un ordenador clásico solo puede hacerlo una por una.
Por eso, la computación cuántica no sustituirá la tradicional, sino que resolverá problemas que hoy son imposibles o lentísimos, como simulaciones moleculares o cálculos de optimización complejos.

Tabla comparativa para entenderlo

Un bit clásico solo puede estar en un estado concreto.
Un qubit puede estar en todos los estados posibles a la vez hasta que lo medimos.
Al medirlo, “colapsa” en 0 o 1, pero el cálculo previo ha explorado simultáneamente muchas combinaciones.

Un ordenador clásico prueba las combinaciones de una cerradura una a una.
Un ordenador cuántico las prueba todas a la vez y usa interferencia cuántica para amplificar la correcta.

Una prueba práctica desde tu PC

Hoy no hace falta tener un laboratorio ni un ordenador cuántico real.
IBM, Microsoft o Amazon ofrecen plataformas en la nube que permiten programar y ejecutar circuitos cuánticos reales o simulados.
El lenguaje más usado es Qiskit, basado en Python.

Nota previa:
Para usar Qiskit necesitas tener instalado Python 3.8 o superior.
Si aún no lo tienes, puedes descargarlo desde python.org/downloads y asegurarte de marcar la opción “Add Python to PATH” durante la instalación.
Una vez listo, puedes abrir la terminal y seguir con los ejemplos siguientes.

Instalar Qiskit es tan simple como abrir la terminal y ejecutar lo siguiente para añadir en Python:

pip install qiskit qiskit-aer

Luego, creamos este pequeño experimento, con un editor creamos un fichero experimento1.py y lo ejecutamos con python desde la terminal:

from qiskit import QuantumCircuit
from qiskit_aer import Aer

# Un qubit y un bit clásico
qc = QuantumCircuit(1, 1)
qc.h(0)           # compuerta Hadamard -> crea superposición
qc.measure(0, 0)  # medimos el qubit

backend = Aer.get_backend("qasm_simulator")
job = backend.run(qc, shots=1000)
print(job.result().get_counts())

Al ejecutarlo, obtuvimos este resultado real:

=== Superposición (H|0>) medida ===
{'0': 495, '1': 505}

El qubit ha estado en los dos estados a la vez hasta el momento de medirlo, y el resultado final muestra esa dualidad: casi la mitad 0, casi la mitad 1.
Cada ejecución da un reparto ligeramente distinto, porque la medición es probabilística.

Entrelazamiento: cuando medir uno define al otro

Podemos ir un paso más allá y crear dos qubits entrelazados, un estado típico de la física cuántica:

from qiskit import QuantumCircuit
from qiskit_aer import Aer

qc = QuantumCircuit(2, 2)
qc.h(0)
qc.cx(0, 1)
qc.measure([0, 1], [0, 1])

backend = Aer.get_backend("qasm_simulator")
job = backend.run(qc, shots=1000)
print(job.result().get_counts())

Resultado real de la prueba:

=== Entrelazamiento (estado Bell) medido ===
{'00': 470, '11': 530}

Solo aparecen los pares 00 y 11.
Nunca 01 o 10.
Eso significa que los dos qubits están correlacionados: cuando uno es 0, el otro también; cuando uno es 1, el otro también.
Y lo más interesante: esa relación se mantiene aunque los qubits estuvieran separados físicamente.
Einstein lo llamaba “acción fantasmal a distancia”, y hoy lo comprobamos desde un portátil.

Qué significa todo esto y por qué es tan diferente

Estas pruebas no ejecutan un “programa” en el sentido clásico.
No hay condiciones, bucles ni operaciones lógicas del tipo AND, OR o NOT como en el álgebra de Boole.
En su lugar, manipulamos estados probabilísticos, y las “operaciones” (llamadas compuertas cuánticas) transforman esos estados según las reglas de la física cuántica.

Lo que hacemos al final es construir un circuito que define cómo evoluciona un sistema cuántico hasta medirlo.
Y el resultado no es “una respuesta única”, sino una distribución de probabilidades que nos da la información más probable, no determinista.

En la práctica, esto cambia por completo la lógica del cálculo:

• En lugar de recorrer todas las posibilidades, las procesamos todas a la vez.
• En lugar de obtener certezas, trabajamos con probabilidades controladas.
• En lugar de operar con bits, interferimos estados cuánticos para que ciertas soluciones se refuercen y otras se cancelen.

Probarlo en una plataforma real

La simulación que ejecutamos se comporta igual que un ordenador cuántico real, pero sin los efectos del ruido ni los errores físicos.
Si quieres dar el siguiente paso, puedes crear una cuenta gratuita en IBM Quantum Platform.
Desde ahí puedes ejecutar el mismo código en un procesador de 5 qubits reales, alojado en un laboratorio y accesible desde la nube.

Verás resultados parecidos a los de la simulación, aunque con pequeñas variaciones.
Esas diferencias son producto del ruido cuántico, de la imprecisión de los pulsos y de la decoherencia, fenómenos que los ingenieros aún están aprendiendo a controlar.

Probarlo en hardware real te permite comprobar que no estamos ante teoría, sino ante tecnología tangible en evolución.

Qué se puede hacer hoy

La computación cuántica está en fase NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum): qubits reales, pero pocos y con ruido.
Aun así, ya tiene aplicaciones reales en investigación e industria:

Qué significará para la nube, la administración de sistemas y la observabilidad

Los proveedores de nube integrarán QPU como servicio, igual que hoy se ofrecen GPU.
Surgirán métricas nuevas: coherencia, fidelidad, tasa de error, ruido térmico.
Las herramientas de observabilidad deberán entender probabilidades y estados cuánticos, no solo consumo o latencia.
Los ingenieros de sistemas podrán desplegar cargas híbridas, donde partes del cálculo se deriven a módulos cuánticos remotos.

La observabilidad del futuro no medirá solo procesos, sino también la confianza cuántica de los resultados.
En este nuevo paradigma, las métricas podrían incluir conceptos como la fidelidad del entrelazamiento o la estabilidad de la coherencia cuántica, combinadas con indicadores clásicos.

Para aprender más

Libros recomendados

• Quantum Computing for Everyone — Chris Bernhardt
• Dancing with Qubits — Robert Sutor
• Programming Quantum Computers — Eric R. Johnston
• Quantum Computing: An Applied Approach — Jack D. Hidary

Recursos en línea

• IBM Quantum Experience (gratuito)
• Qiskit Textbook
• Microsoft Learn: Quantum fundamentals
• AWS Braket Developer Guide

Experimentar con computación cuántica hoy no requiere doctorado ni laboratorio.
Solo curiosidad y ganas de aprender.
Lo que acabamos de ver con unas pocas líneas de Python —esa mezcla de 0 y 1, o dos qubits que se comportan como uno solo— ya nos deja entrever un futuro muy distinto al que conocemos.

La computación cuántica no es solo una nueva herramienta; es una nueva forma de entender la información, el azar y la realidad misma.
Y lo más apasionante es que cualquiera puede empezar a explorarla desde su propio ordenador.