A beginner's guide to quantum computing | Shohini Ghose

Traductor: Lily María Bello Sánchez Revisor: Analia Padin

Let's play a game.

Juguemos un juego.

Imagine that you are in Las Vegas,

Imaginen que están en Las Vegas,

in a casino,

en un casino,

and you decide to play a game on one of the casino's computers,

y deciden jugar un juego en una de las computadoras,

just like you might play solitaire or chess.

como cuando juegan al solitario o al ajedrez.

The computer can make moves in the game, just like a human player.

La computadora puede hacer jugadas como si fuera un jugador humano.

This is a coin game.

Este va a ser un juego de monedas.

It starts with a coin showing heads,

Empieza con una moneda mostrando cara,

and the computer will play first.

y la computadora juega primero.

It can choose to flip the coin or not,

Puede decidir entre lanzar la moneda o no,

but you don't get to see the outcome.

pero Uds. no podrán ver el resultado.

Next, it's your turn.

Ahora es su turno.

You can also choose to flip the coin or not,

Uds. también pueden decidir entre lanzar la moneda o no,

and your move will not be revealed to your opponent, the computer.

y su jugada no le será revelada a su oponente, la computadora.

Finally, the computer plays again, and can flip the coin or not,

Finalmente la computadora juega de nuevo

y puede lanzar la moneda o no.

and after these three rounds,

Después de estas tres rondas,

the coin is revealed,

se muestra la moneda.

and if it is heads, the computer wins,

Si es cara, gana la computadora.

if it's tails, you win.

Si es sello, ganan Uds.

So it's a pretty simple game,

Es un juego muy simple.

and if everybody plays honestly, and the coin is fair,

Si todos juegan honestamente y si la moneda es imparcial,

then you have a 50 percent chance of winning this game.

tienen un 50 % de probabilidad ganar.

And to confirm that,

Para confirmarlo,

I asked my students to play this game on our computers,

le pedí a mis alumnos que jugaran este juego en sus computadoras.

and after many, many tries,

Después de muchos intentos,

their winning rate ended up being 50 percent, or close to 50 percent,

su tasa de éxito resultó ser alrededor del 50 %,

as expected.

como se esperaba.

Sounds like a boring game, right?

Parece un juego aburrido, ¿cierto?

But what if you could play this game on a quantum computer?

Pero ¿qué pasaría si pudiéramos jugarlo en una computadora cuántica?

Now, Las Vegas casinos do not have quantum computers,

Por ahora, en Las Vegas no hay computadoras cuánticas,

as far as I know,

hasta donde yo sé,

but IBM has built a working quantum computer.

pero IBM ha construido una computadora cuántica.

Here it is.

Aquí está.

But what is a quantum computer?

Pero ¿qué es una computadora cuántica?

Well, quantum physics describes

Bueno, la física cuántica describe

the behavior of atoms and fundamental particles,

el comportamiento de los átomos y de las partículas fundamentales,

like electrons and photons.

como los electrones y los fotones.

So a quantum computer operates

La computadora cuántica opera controlando el comportamiento de estas partículas,

by controlling the behavior of these particles,

but in a way that is completely different from our regular computers.

pero de una manera completamente diferente a las computadoras normales.

So a quantum computer is not just a more powerful version

Así que una computadora cuántica no es solo una versión más poderosa

of our current computers,

de nuestras computadoras actuales.

just like a light bulb is not a more powerful candle.

Así como la bombilla no es una vela más poderosa.

You cannot build a light bulb by building better and better candles.

No se puede fabricar una bombilla fabricando velas cada vez mejores.

A light bulb is a different technology,

La bombilla tiene una tecnología diferente

based on deeper scientific understanding.

y se basa en un conocimiento científico más profundo.

Similarly, a quantum computer is a new kind of device,

Asimismo, una computadora cuántica es una nueva clase de dispositivo,

based on the science of quantum physics,

basado en los principios de la física cuántica.

and just like a light bulb transformed society,

Y así como la bombilla transformó la sociedad,

quantum computers have the potential to impact

las computadoras cuánticas tienen el potencial de impactar

so many aspects of our lives,

muchos aspectos de nuestras vidas,

including our security needs, our health care and even the internet.

incluyendo nuestra seguridad, la atención médica e incluso el internet.

So companies all around the world are working to build these devices,

Empresas de todo el mundo trabajan para construir estos dispositivos.

and to see what the excitement is all about,

Y para ver de qué se trata todo esto,

let's play our game on a quantum computer.

vamos a jugar este juego en una computadora cuántica.

So I can log into IBM's quantum computer from right here,

Desde aquí puedo ingresar a la computadora cuántica de IBM,

which means I can play the game remotely,

o sea que puedo jugar de forma remota,

and so can you.

y Uds. también.

To make this happen, you may remember getting an email ahead of time, from TED,

Para que esto funcione, recordarán que recibieron un correo de TED

asking you whether you would choose to flip the coin or not,

preguntándoles si elegirían lanzar la moneda o no,

if you played the game.

en caso de jugar el juego.

Well, actually, we asked you to choose between a circle or a square.

En realidad les pedimos que eligieran entre un círculo y un cuadrado.

You didn't know it, but your choice of circle meant "flip the coin,"

No lo sabían, pero el círculo significaba "lanzar la moneda"

and your choice of square was "don't flip."

y el cuadrado era "no lanzar".

We received 372 responses.

Recibimos 372 respuestas.

Thank you.

Gracias.

That means we can play 372 games against the quantum computer

Significa que podemos jugar 372 rondas contra la computadora cuántica

using your choices.

usando sus selecciones.

And it's a pretty fast game to play,

Y es un juego bastante rápido,

so I can show you the results right here.

así que les mostraré los resultados.

Unfortunately, you didn't do very well.

Lamentablemente, no les fue muy bien.

(Laughter)

(Risas)

The quantum computer won almost every game.

La computadora cuántica ganó casi todas las rondas.

It lost a few only because of operational errors in the computer.

Solo perdió algunas porque tuvo errores operativos en el sistema.

(Laughter)

(Risas)

So how did it achieve this amazing winning streak?

Entonces, ¿cómo logró esta increíble racha de victorias?

It seems like magic or cheating,

Parece magia o una trampa,

but actually, it's just quantum physics in action.

pero realmente es solo física cuántica en acción.

Here's how it works.

Así es cómo funciona.

A regular computer simulates heads or tails of a coin as a bit,

Una computadora normal simula las caras o sellos de una moneda como un bit:

a zero or a one,

un cero o un uno,

or a current flipping on and off inside your computer chip.

o una corriente que circula o no dentro del chip de la computadora.

A quantum computer is completely different.

Una computadora cuántica es completamente diferente.

A quantum bit has a more fluid, nonbinary identity.

Un bit cuántico tiene una identidad más fluida, no binaria.

It can exist in a superposition, or a combination of zero and one,

Puede existir en una superposición, o una combinación de cero y uno,

with some probability of being zero and some probability of being one.

con cierta probabilidad de ser cero y cierta probabilidad de ser uno.

In other words, its identity is on a spectrum.

En otras palabras, su identidad está en un espectro.

For example, it could have a 70 percent chance of being zero

Por ejemplo, puede tener un 70 % de probabilidad de ser cero

and a 30 percent chance of being one

y un 30 % de probabilidad de ser uno.

or 80-20 or 60-40.

O puede ser 80-20, o 60-40.

Las posibilidades son infinitas.

The possibilities are endless.

The key idea here

La idea principal aquí

is that we have to give up on precise values of zero and one

es que debemos dejar de lado los valores precisos de cero y uno

and allow for some uncertainty.

y dar lugar a cierta incertidumbre.

So during the game,

Así que durante el juego,

the quantum computer creates this fluid combination of heads and tails,

la computadora cuántica crea esta combinación fluida de caras y sellos,

zero and one,

cero y uno,

so that no matter what the player does,

de modo que no importa si el jugador lanza o no:

flip or no flip,

the superposition remains intact.

la superposición se mantiene intacta.

It's kind of like stirring a mixture of two fluids.

Es como si estuvieran revolviendo una mezcla de dos fluidos.

Whether or not you stir, the fluids remain in a mixture,

Ya sea que revuelvan o no, los fluidos se mantienen en la mezcla.

but in its final move,

Pero en su última jugada,

the quantum computer can unmix the zero and one,

la computadora cuántica puede separar el cero y el uno,

perfectly recovering heads so that you lose every time.

y recuperar sin problemas la cara de modo que Uds. siempre pierden.

(Laughter)

(Risas)

If you think this is all a bit weird, you are absolutely right.

Si piensan que esto es algo extraño, tienen toda la razón.

Regular coins do not exist in combinations of heads and tails.

No existen las monedas con una mezcla de cara y sello.

We do not experience this fluid quantum reality

No vivimos esta realidad cuántica fluida

in our everyday lives.

en nuestra cotidianidad.

So if you are confused by quantum,

Así que si los confunde esto de la teoría cuántica

don't worry, you're getting it.

no se preocupen que lo están entendiendo.

(Laughter)

(Risas)

But even though we don't experience quantum strangeness,

Pero aun sin experimentar esta rareza cuántica,

we can see its very real effects in action.

podemos ver sus efectos reales en acción.

You've seen the data for yourself.

Ya han visto los datos.

The quantum computer won

La computadora cuántica ganó

porque aprovechó la superposición

because it harnessed superposition and uncertainty,

y la incertidumbre.

and these quantum properties are powerful,

Estas propiedades cuánticas son poderosas

not just to win coin games,

no solo para ganar en juegos de monedas,

but also to build future quantum technologies.

sino también para construir futuras tecnologías cuánticas.

So let me give you three examples of potential applications

Les daré tres ejemplos de potenciales aplicaciones

that could change our lives.

que podrían cambiar nuestras vidas.

First of all, quantum uncertainty could be used to create private keys

En primer lugar, la incertidumbre cuántica podría usarse para crear claves secretas

for encrypting messages sent from one location to another

para cifrar mensajes enviados de una ubicación a otra.

so that hackers could not secretly copy the key perfectly,

Así, los piratas informáticos no podrían copiar las claves a la perfección

because of quantum uncertainty.

debido a la incertidumbre cuántica.

They would have to break the laws of quantum physics

Tendrían que romper las leyes de la física cuántica

to hack the key.

para descifrar la clave.

So this kind of unbreakable encryption is already being tested by banks

Este tipo de cifrado inquebrantable ya está siendo testeado por bancos

and other institutions worldwide.

y otras instituciones en todo el mundo.

Today, we use more than 17 billion connected devices globally.

Hoy, usamos más de 17 mil millones de dispositivos conectados globalmente.

Just imagine the impact quantum encryption could have in the future.

Imaginen el impacto que la criptografía cuántica podría tener en el futuro.

Secondly, quantum technologies could also transform health care and medicine.

En segundo lugar, las tecnologías cuánticas

también podrían transformar la atención médica y la medicina.

For example, the design and analysis of molecules for drug development

Por ejemplo, el diseño y el análisis de moléculas para el desarrollo de fármacos

is a challenging problem today,

hoy en día es un problema desafiante,

and that's because exactly describing and calculating

porque calcular y describir exactamente

all of the quantum properties of all the atoms in the molecule

todas las propiedades cuánticas de todos los átomos en una molécula

is a computationally difficult task, even for our supercomputers.

es una tarea computacionalmente difícil, incluso para nuestras súper computadoras.

But a quantum computer could do better,

Una computadora cuántica lo podría hacer mejor,

because it operates using the same quantum properties

porque opera con las mismas propiedades cuánticas

as the molecule it's trying to simulate.

que la molécula que tratar simular.

So future large-scale quantum simulations for drug development

Así que las futuras simulaciones cuánticas a gran escala

para el desarrollo farmacéutico

could perhaps lead to treatments for diseases like Alzheimer's,

podrían conducir a tratamientos para enfermedades como el Alzheimer,

which affects thousands of lives.

que afectan a miles de vidas.

And thirdly, my favorite quantum application

Y en tercer lugar, mi aplicación favorita de la cuántica

is teleportation of information from one location to another

es la teletransportación de información de un lugar a otro

without physically transmitting the information.

sin transmitir físicamente la información.

Sounds like sci-fi, but it is possible,

Suena a ciencia ficción, pero es posible

because these fluid identities of the quantum particles

porque estas identidades fluidas de las partículas cuánticas

can get entangled across space and time

pueden enredarse en el espacio y el tiempo

in such a way that when you change something about one particle,

de manera que un cambio en una partícula,

it can impact the other,

puede afectar a la otra,

and that creates a channel for teleportation.

y eso crea un canal para la teletransportación.

It's already been demonstrated in research labs

Ya ha sido demostrado en laboratorios de investigación

and could be part of a future quantum internet.

y podría ser parte de un futuro internet cuántico.

We don't have such a network as yet,

Aún no tenemos una red cuántica,

but my team is working on these possibilities,

pero mi equipo está trabajando en estas posibilidades,

by simulating a quantum network on a quantum computer.

simulando una red cuántica en una computadora cuántica.

So we have designed and implemented some interesting new protocols

Hemos diseñado e implementado algunos nuevos e interesantes protocolos

such as teleportation among different users in the network

como la teletransportación entre diferentes usuarios en la red,

and efficient data transmission

la transmisión eficiente de datos

and even secure voting.

e incluso el voto seguro.

So it's a lot of fun for me, being a quantum physicist.

Así que ser física cuántica es muy divertido para mí.

I highly recommend it.

Lo recomiendo inmensamente.

(Laughter)

(Risas)

We get to be explorers in a quantum wonderland.

Somos exploradores del país de las maravillas cuánticas.

Who knows what applications we will discover next.

Quién sabe qué aplicaciones descubriremos luego.

We must tread carefully and responsibly

Debemos pisar con cuidado y ser responsables,

as we build our quantum future.

a medida que construimos nuestro futuro cuántico.

And for me, personally,

Personalmente, no veo la física cuántica

I don't see quantum physics as a tool just to build quantum computers.

como una mera herramienta para construir computadoras cuánticas.

I see quantum computers as a way for us to probe the mysteries of nature

Veo las computadoras cuánticas

como un medio para explorar los misterios de la naturaleza

and reveal more about this hidden world outside of our experiences.

y revelar más acerca de este mundo oculto más allá de nuestras experiencias.

How amazing that we humans,

Es increíble que nosotros los humanos,

with our relatively limited access to the universe,

con el acceso relativamente limitado al universo que tenemos,

can still see far beyond our horizons

seamos capaces de ver más allá de nuestro horizontes

just using our imagination and our ingenuity.

tan solo con la imaginación y el ingenio.

And the universe rewards us

Y el universo nos recompensa

by showing us how incredibly interesting and surprising it is.

mostrándonos lo increíblemente interesante y sorprendente que es.

The future is fundamentally uncertain,

El futuro es fundamentalmente incierto,

and to me, that is certainly exciting.

y eso para mí es ciertamente emocionante.

Thank you.

Gracias.

(Applause)

(Aplausos)