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Esta rama de la informática se basa en los principios de la superposición de la materia y el entrelazamiento cuántico para desarrollar una computación distinta a la tradicional.

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La idea de la computación cuántica fue introducida por primera vez en 1982, por Richard Feynman (premio Nobel de Física en 1965), cuando consideró la simulación de sistemas en mecánica cuántica por otros sistemas cuánticos
Richard Feynman y Yuri Manin ya propusieron equipos cuánticos en la década de 1980. El origen de la computación cuántica se debió al que solía considerarse uno de los aspectos más embarazosos de la física: los grandes progresos científicos se enfrentaban a la imposibilidad de modelar incluso sistemas simples.

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Una de las aplicaciones más importantes de la computación cuántica se encuentra en la categoría de aprendizaje automático, en la cuál la computadora no requerirá más que una base muy simple de instrucciones para ejecutar una tarea e irá aprendiendo por sí sola a desarrollar más tareas

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La principal característica de este sistema alternativo es que admite la superposición coherente de unos y ceros, los dígitos del sistema binario sobre los que gira toda la computación, a diferencia del bit, que solo puede adoptar un valor al mismo tiempo —uno o cero—.

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Gracias a la informática cuántica se podrían descubrir nuevas medicinas y materiales para su uso clínico. No solo eso, sino que además impulsaría el aprendizaje automático cuando existe un gran flujo de datos e imágenes médicas. Y otra de las grandes posibilidades que aporta es el desarrollo de la seguridad.

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Uno de los principales problemas de la computación cuántica son las grandes dificultades técnicas, son necesarias grandes cantidades de qubits para cualquier cálculo que implica la corrección de errores; para ninguno de los sistemas actualmente propuestos es trivial un diseño capaz de manejar un número lo bastante alto de qubits para resolver problemas interesantes.

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A diferencia de los PC normales que trabajan con bits (unidades básicas de ceros y unos), los computadores cuánticos funcionan con cúbits o bits cuánticos que permiten procesar algoritmos cuánticos multidimensionales.

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La informática cuántica utiliza como unidad básica de información el qubit en lugar del bit convencional.

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Los ordenadores cuánticos de D-Wave aprovechan la dinámica cuántica para acelerar y habilitar nuevos métodos de resolución de problemas de lógica, optimización discreta, ciencias de materiales y la mejora del aprendizaje automático. Para ello, utiliza un proceso llamado recocido cuántico.