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Falta poco para que las mágicas computadoras cuánticas lleguen a nuestras manos y podamos usarlas

Desde hace varios años las computadoras cuánticas se promocionan como máquinas increíblemente potentes, las cuales serán capaces de analizar problemas altamente complejos en un tiempo extremadamente corto. Sim embargo hasta la fecha los fabricantes no se ponen de acuerdo en cuál es el mejor diseño para comercializarlas. Estas potentes máquinas de alta velocidad podrían aumentar la velocidad de descubrimientos de nuevos medicamentos, decodificar los sistemas de seguridad criptográfica de mayor complejidad, realizar el diseño de nuevos materiales, modelar y predecir el cambio climático y sobrecargar la inteligencia artificial, de acuerdo con los científicos del área. Realmente es una lástima, que no haya un consenso sobre la mejor manera de hacerlas realidad. Científicos de diferentes ramas como la Física, Ingeniería e Informática están intentando desarrollar cuatro tipos de supercomputadoras muy diferentes: basados en partículas de luz, trampas iónicas, cúbits superconductores o centros nitrógeno-vacantes en diamantes.

¿De dónde proviene el término computación cuántica?

Se les llama computadoras cuánticas ya que en vez de usar series de 1 y 0 llamados bits como hacen las computadoras tradicionales, se utiliza el bit cuántico o cúbit el cual usa las propiedades casi mágicas de las partículas subatómicas. Por ejemplo, los electrones o los fotones, tienen la posibilidad de presentar dos estados a la vez, un fenómeno llamado superposición. Dando como resultado, una mayor velocidad de cálculos en una computadora basada en cúbits que la velocidad desarrollada por una máquina convencional.

A menudo este efecto de la computación cuántica es descrito por los informáticos como algo capaz de recorrer todos los caminos de un laberinto muy complejo al mismo tiempo. Otro efecto impresionante es que los cúbits también influyen uno sobre el otro incluso sin estar conectados físicamente, a este proceso se le llama «entrelazamiento«. Este fenómeno les da la capacidad de hacer saltos lógicos que las computadoras tradicionales jamás podrían realizar.

La carrera por la estabilidad

El problema principal de los cúbits es que son altamente inestables y propensos a las interferencias o el «ruido» que proviene de otras fuentes de energía, generando esto último errores en los cálculos. Es por ello que la carrera fundamental es por encontrar una forma de estabilizarlos para poder realizar la producción en masa. La empresa  IBM afirma que los «cúbits superconductores de tipo transmón» son los más prometedores en el campo de la futura computación cuántica y poseen tres prototipos de procesadores cuánticos a los que el público puede acceder en la nube.

«Las personas están aprendiendo y experimentando… tenemos la esperanza que en un período de 3 a 5 años seamos capaces de señalar un ejemplo específico y asegurar que la cuántica mejora en gran medida cualquier cosa que las computadoras convencionales puedan hacer». El método apoyado por IBM requiere que la computadora cuántica se encuentre almacenada dentro de un gran sistema de enfriamiento en el cual los cúbits se mantengan a una temperatura cercana a 0° para asegurar que se mantengan en un estado útil. Significando esto que por el momento sería extremadamente difícil miniaturizarla ya que sería muy costosa. «Es muy probable que los cúbits superconductores vayan a estar entre las primeras tecnologías que permitan una computación cuántica estable», asegura Joseph Fitzsimons, científico e investigador del Centro de Tecnologías Cuánticas de la Universidad Nacional de Singapur.

Al mismo tiempo, otros equipos trabajan en atrapar cúbits con silicona, el material convencional del que se hacen los chips para computación. Así mismo informáticos de la Universidad de Oxford están en la búsqueda de formas de unir pequeñas computadoras cuánticas en vez de crear grandes computadoras con muchos cúbits.

¿Dónde está el límite del potencial que hoy  conocemos?

En lo que llegan las computadoras cuánticas, ¿Qué se prevé en el futuro de la computación tradicional o clásica? El pasado mes julio, Ewin Tang, un recien graduado en Ingeniería de Sistemas y Matemáticas en la Universidad de Texas en Austin de solo 18 años, puso en dudas al mundo de la computación al desarrollar un algoritmo para computadoras clásicas capaz de resolver un problema casi tan rápido como una computadora cuántica. La mayor problemática implicaba desarrollar un motor de recomendación que sugiere productos a los usuarios en base a información sobre sus preferencias. Recientemente La Unión Europea anunció que está trabajando en la próxima generación de computadoras a exaescala, las cuales serían capaces de realizar un trillón de cálculos en un segundo.

«Exaescala significa 10 a la 18° potencia operaciones por segundo es alto pero en comparación con los sistemas cuánticos que tendrán una capacidad de 10 a la 1.000° operaciones por segundo es realmente mucho menor», según Scott Aaronson profesor de una universidad de Austin. Básicamente el principal problema de la computación clásica es que ya casi estamos llegando a los límites de cuántos transistores se pueden introducir dentro de un chip. Por ejemplo el A11 de Apple consigue introducir 4.300 millones.

Según la Ley de Moore, se establece que los procesadores aumentan al doble su velocidad cada dos años y reducen a la mitad su tamaño, pero esta ley está llegando a su fin.

Salto cuántico

Aunque la computadora cuántica estable producida en grandes cantidades continua escapándose de nuestras manos, las investigaciones ya comienzan a dar sus frutos. Robert Young, un investigador de la Real Sociedad de Londres para el Avance de la Ciencia Natural y director del Centro de Tecnología Cuántica de la Universidad de Lancaster asegura que la investigación cuántica ya ha logrado una nueva forma de enfriar los dispositivos hasta temperaturas muy bajas, además ha conseguido mejoras en los chips formados a base de luz logrando ser más efectiva la banda ancha por fibra óptica. «El beneficio real de ir a la Luna no fue llegar allá, sino las tecnologías periféricas desarrolladas en el camino«, afirma Young. Entre ellas, se encuentran el GPS y los lapiceros de punta de bola que escriben al revés.

Con información de: https://www.bbc.com/mundo

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