Un interruptor de luz funciona porque tiene dos posiciones estables. Puedes bajarlo y la lámpara permanece apagada, o subirlo y la lámpara permanece encendida, incluso después de retirar la mano.
Las computadoras enfrentan el mismo problema fundamental, pero a una velocidad mucho mayor y a una escala mucho más pequeña. Una computadora debe almacenar un valor en el hardware y transmitirlo a través de cables, a pesar de que las señales reales sufren fluctuaciones debido al calor, las interferencias eléctricas y las imperfecciones de los componentes. Utilizar solo dos estados claramente diferenciados facilita esta tarea, ya que el hardware solo tiene que elegir entre dos opciones, en lugar de muchas.
Puedes visualizar un bit viajando por un cable como un nivel de voltaje bajo o alto. Cuando el voltaje en el cable es bajo, la computadora lo interpreta como 0, y cuando es alto, lo interpreta como 1. Un bit es esa elección entre dos estados físicos estables utilizada para representar información.
Una vez que dispones de 0 y 1, puedes utilizarlos para responder a una pregunta de sí o no. Por ejemplo, 0 puede significar NO y 1 puede significar SÍ.
Si colocas varios bits uno al lado del otro, obtienes más patrones distintos. Dos bits pueden describir cuatro casos diferentes, lo cual es suficiente para representar, por ejemplo, direcciones. Podrías asignar 00 al Norte, 01 al Este, 10 al Sur y 11 al Oeste.
Explora los patrones posibles para 1, 2 y 3 bits.
Estos patrones solo son útiles si el hardware puede leerlos de manera fiable. En un conductor real, el voltaje medido no es perfectamente constante; por ello, el circuito de lectura debe comparar el voltaje con un límite —denominado umbral— y decidir si se considera bajo o alto.
Ahora, imagine que intenta utilizar cuatro niveles de voltaje en lugar de dos (por ejemplo, los niveles 0, 1, 2 y 3). El rango permitido para cada nivel se reduce, por lo que es más probable que una misma cantidad de ruido desplace la medición más allá del límite incorrecto y altere el valor interpretado. Con solo dos niveles, es posible mantener un margen de seguridad mayor entre los estados bajo y alto, lo que reduce los errores de lectura.
Observe cómo se comparan dos bandas de voltaje frente a cuatro bandas de voltaje en presencia de ruido.