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El Qubit, cerca de la memoria infinita

O casi. Porque el nuevo hito que acaban de marcar los científicos asombra y hace predecir un titular tan espectacular como el expresado y además en un futuro no muy lejano. Por ahora se contentan con haber guardado una unidad cuántica de información (Qubit) en un átomo durante el tiempo suficiente como para considerar este experimento un avance importantísimo en el futuro de esta tecnología. Y si los avances siguen a este ritmo la cuántica nos terminará regalando el ordenador definitivo muy pronto.



En el campo de la medicina, la ingeniería genética y la biología molecular son las que descollan. Si nos fijamos en la cosmología, lo mas comentando con las cosas que llevan como coletilla la palabra “oscura”. Si observamos la física, todo lo domina el LHC y sus partículas. Pero si nos paramos a mirar en el mundo de la computación lo primero que aparece es la cuántica. Si señor. La cuántica. Esa cosa difusa que nadie entiende bien pero que todo el mundo tiene en la boca. Y de la mano de esta ínclita invitada nos llega otra sorpresa en primicia. Un grupo de investigadores internacionales han conseguido algo insólito. Han logrado guardar un Qubit de información en un átomo de fósforo durante 1.75 segundos. Y dirán ustedes ¿Y qué? Qubit de esos me desayuno yo unos cuantos todos los días frente a mi ordenador.

No tanto, amigo. Usted se podrá merendar, como mucho, un buen puñado de bits que son la unidad de información que rige nuestro mundo macromolecular. En éste ámbito un bit significa que un interruptor puede estar o encendido o apagado, es decir, que puede tener sólo dos valores. Y con esa premisa tan simple, se construye toda la informática actual, con nuestros gigas y nuestros Pentium. Pero a niveles subatómicos, ese lugar tan pequeño que no alcanzamos ni a imaginar pero que existe, las cosas no suceden de esta manera. En el mundo cuántico, las partículas subatómicos logran existir en múltiples estados de forma simultánea: esto es, pueden, literalmente, estar en dos lugares a la vez o poseer un número de propiedades de otra forma mutuamente exclusivas. Dicho de otro modo, que pueden adoptar un estado de abierto, de cerrado o de ambos a la vez. Eso es lo que se llama un qubit de información en el dominio cuántico. Parece imposible, ¿verdad? Pues así sucede. En el mundo cuántico las cosas pueden ser o no ser, ambas a la vez.




¿Y qué aporta esta propiedad cuántica del ser o no ser simultáneo? Pues que el poder de procesamiento se centuplica hasta unos niveles estratosféricos. Donde antes un ordenador necesitaba miles de años para descifrar una clave, ahora podrían lograrlo en varios segundos. La mecánica cuántica dicta que estos bits cuánticos (qubits), también pueden estar en superposición, indicando a la vez 1 y 0. Dos átomos pueden estar simultáneamente en cuatro estados: 00, 01, 10 y 11. Tres átomos pueden decir ocho cosas a la vez: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 y 111. Por cada átomo que se añada a la cadena, el número de posibilidades se incrementa exponencialmente por dos. Y eso es mucho. Tanto que no podemos ni imaginar la colosal capacidad de procesamiento que reflejan estos datos. Pero eso no es todo. Además, la capacidad de almacenamiento de un sistema cuántico no tiene parangón en cuanto a la cantidad de información que podría guardar un solo gramo de materia. Vamos a calcularlo. En un gramo de oro existen 3,057,473,598,700,243,704,305 átomos, y si asumimos que podremos almacenar tan solo 1 bit por átomo y eso significaría que los átomos de 1 gramo de oro pueden almacenar 339,448 PetaBytes (PB) de información. Esto significa que un dispositivo de 1 kg. podría almacenar 339,447,760 PB, o 331,492 ExaBytes (EB) de información. Para que nos hagamos una idea aproximada, sería el equivalente a 13,000,000,000,000 de Bluray de 25 GB cada uno. Quizá nos aclaremos mejor diciendo que son 13 billones de discos azules llenos de datos hasta la bandera. No exageramos cuando afirmamos que todo Internet cabe en un lingote de oro de 1 kilito. Y aún sobra espacio para más.




¿Y qué hace tan especial esta noticia? Hace algún tiempo se estaba probando a guardar información en átomos y hasta en fotones pero no se había conseguido nada relevante porque la superposición de estados en el electrón es una cosa muy frágil que en cuanto se interacciona con el exterior, modifica su valor irremisiblemente. Lo que se ha logrado en esta ocasión viene determinado por los nuevos estudios de un grupo multidisciplinar. El equipo, con científicos e ingenieros de Oxford y Princeton, así como del Lawrence Berkeley National Laboratory, reportó una solución al problema en la revista Nature del pasado 23 de octubre: un invento híbrido que emplea un electrón y el núcleo de un átomo de fósforo empotrado en un cristal de silicio. Dentro del cristal el electrón es más de un millón de veces mayor que el núcleo , y posee un campo magnético miles de veces más fuerte. Esto hace apropiado al electrón para su manipulación y medida, pero no muy bueno para almacenar información, pues ésta se destruye fácilmente. Aquí es donde interviene el núcleo atómico: cuando la información en el electrón está lista para almacenarse, se lleva al interior del núcleo donde puede sobrevivir por tiempo mucho más largo, entre 1 y ¾ de segundo: suficiente y hasta de sobra para su procesamiento. “Con el cristal del laboratorio de Berkeley estuvimos encantados de ver que los tiempos de memoria excedían el umbral para ser procesada la información- dice Steve Lyon, líder del equipo de Princeton- Antes de este avance, no se había logrado preservar la información cuántica sino por unas pocas decenas de milisegundos”




Bien, ya hemos conseguido que la información se mantenga durante el tiempo suficiente para aplicarle una corrección de errores y de esta forma lograr obtener que los datos permanezcan indefinidamente. Los errores se producen cuando un bit se da la vuelta accidentalmente y dice '1' cuando en realidad quiere decir '0', o viceversa. Los ordenadores corrientes pueden protegerse de este error utilizando la redundancia. En un programa, los datos se envían por triplicado, de forma que 101 se convierte en 111000111. Programas pequeños y sencillos están alerta en busca de los tríos corruptos como 010 o 110, y restauran los bits equivocados para que se ajusten a los otros dos. Para la informática cuántica, la corrección de errores es más complicada pero también funciona. Se protege un qubit mediante el uso de un complejo programa que despliega su valor por un grupo de cinco qubits que están enmarañados (entangled) cuánticamente. Eso significa que si uno de los qubits se corrompe, su valor original puede recuperarse analizando los otros cuatro.




En resumen, aunque parezca que 1.75 segundos apenas significan nada, en realidad representan la diferencia entre poder guardar información cuántica en un átomo de manera ilimitada o no, lo cual a su vez permitirá un desarrollo definitivo de esta tecnología. Los bits no tardarán mucho en ser reemplazados por sus hermanos los qubits. Y cuando esto suceda, tengan por seguro que el avance será tan espectacular que se iniciará una nueva era en la historia de la humanidad. Imaginen las innumerables líneas de avance que significarían un ordenador cuántico con semejante poder de proceso y de almacenamiento. La física, la medicina, la genética, la química, las telecomunicaciones. Todas las ramas del saber se verían inevitablemente aceleradas a la velocidad de la luz.

Ser o no ser. Las dos y ninguna. Esa es la cuantostión.

Nuevo nanoláser permitiría CPU de 100 THz

Un equipo de científicos de la Cornell University y la Purdue University ha puesto a punto un dispositivo capaz de generar luz láser que utiliza plasmones en lugar de fotones. Esta partícula, de sólo 44 nanómetros de longitud, ha posibilitado la creación del láser que abre las puertas para la fabricación de microprocesadores capaces de funcionar a 100 THz, unas 20.000 veces más rápido que los actuales. Sin dudas, éste es uno de los avances más importantes de los últimos tiempos.



Siendo estrictos, no se trata de un láser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation), sino de un pariente cercano llamado spaser (surface plasmon amplification by stimulated emission of radiation) que, en lugar de fotones, utiliza plasmones. Los plasmones son unas partículas que solo tienen 44 nanómetro de longitud y, como se encarga de aclarar Mark Stockman, profesor de física de Georgia State, “el spaser trabaja unas mil veces más rápido que el transistor más rápido existente, con un tamaño similar. Esto abre la posibilidad de construir amplificadores ultrarrápidos, elementos lógicos y microprocesadores que pueden funcionar miles de veces más rápidos que los microprocesadores convencionales basados en silicio.” Este método trata la luz de forma diferente a las tradicionales CPU ópticas, que son “difíciles de reducir de tamaño porque no puedes contener fotones en áreas más pequeñas que la mitad de la longitud de onda asociada”. Esta tecnología es la piedra fundamental en la que se basarán microprocesadores capaces de funcionar a 100 THz.

Los “spasers” podrían ser la base de los ordenadores ópticos del futuro.

El tamaño de un láser convencional está dictado por la longitud de onda que utiliza. La distancia entre las superficies reflectivas implicadas no puede (por obvias razones) ser menor que la mitad de la longitud de onda de la luz utilizada, que en el caso del espectro es de alrededor de 200 nanómetros. “Los spasers evitan estas limitaciones mediante el uso de plasmones,” dice Noginov. En el futuro, los spasers tendrán tamaños más pequeños, quizás de solo un nanómetro. “Difícilmente se puedan hacer más pequeños que eso,” explica Noginov, “porque se podría romper la funcionalidad de las nanopartículas en el dispositivo.”

Mientras que los equipos electrónicos actuales de uso masivo más veloces operan a velocidades de alrededor de 10 Gigahertz, Mikhail Noginov, un físico del Center for Materials Research de la Norfolk State University (Virginia), explica que los dispositivos ópticos pueden operar a cientos de Terahertz. Lamentablemente, hasta la fecha los dispositivos ópticos han sido muy dificiles de miniaturizar porque su tamaño depende de la longitud de onda de los fotones utilizados. “Actualmente se está haciendo un gran esfuerzo para diseñar una nueva generación de dispositivos nanoelectrónicos basados en plasmónica”, dice Noginov. A diferencia de otros intentos previos, los spasers son elementos activos capaces de producir y amplificar ondas. Noginov conoce profundamente el tema, ya que es uno de los coautores de este nuevo spaser. Ulrich Wiesner, de la Cornell University y Vladimir Shalaev y Evgenii Narimanov de la Purdue University completan el equipo, cuyo trabajo ha sido publicado en la última edición de la revista Nature.

El reto que Noginov y sus colaboradores deben afrontar es construir un dispositivo que evite que la energía del haz spaser se disipe rápidamente en la superficie del metal. Una de las formas de evitarlo consiste en colocar una capa de sílice incrustada sobre la parte de oro. La “luz” proveniente del spaser permanece confinada como plasmones, o puede -de forma controlada- dejar que salga en forma de fotones en el rango de luz visible. Los “spasers” podrían ser la base de los ordenadores ópticos del futuro, al igual que los transistores son la base de la electrónica de hoy día.





Capaz de transferir 160 Gigabits por segundo, permite descargar un DVD de 2 horas en un segundo. Será empleado en ordenadores y set top boxes.

Aprovechando la edición 2007 de la Optical Fiber Conference, investigadores de IBM presentaron un prototipo de un chip ultrarrápido. Se trata de un transceptor óptico (optical transceiver) capaz de multiplicar por 8 la velocidad del chip de su tipo más rápido disponible hoy. Este tipo de circuitos integrados se encargan de “traducir” los datos digitales en impulsos de luz para ser transmitidos por redes de fibra óptica.

Utilizando tecnología CMOS, los chicos de IBM integraron en el mismo chip el transceptor, el driver y el receptor. CMOS es la tecnología estándar para producir integrados en gran cantidad a bajo costo, en esta oportunidad fue combinada con materiales exóticos como fosfuro de indio (InP) y arseniuro de galio (GaAs).



El circuito tiene un tamaño de solo 3.25 x 5.25 milímetros. Pero no hay que confundirse: a pesar de su pequeño tamaño, es un gigante. Puede transformar 160.000.000.000 bits en impulsos luminosos (y viceversa) por segundo.

“La explosión en el monto de datos transferidos al descargar películas, shows de TV, música o fotos, ha creado una gran demanda de ancho de banda y velocidad”, declaro T.C. Chen, de IBM. “Estamos convencidos que nuestra tecnología de transceptores ópticos es la solución a este problema”, concluyó.

IBM tiene más de 3000 científicos e ingenieros trabajando en sus laboratorios ubicados en 6 países.



Seguramente has oído hablar del experimento mental propuesto por el físico Erwin Schrödinger en 1935. Este alemán, en los albores de la física cuántica, utilizó la “paradoja del gato” para explicar la superposición de estados de una función de onda, algo que aún hoy, casi 80 años más tarde, sigue siendo bastante complicado de entender. Un grupo de físicos del NIST han realizado un experimento que reproduce la paradoja de Schrödinger, pero utilizando fotones en lugar de felinos. ¿Cuales serán sus aplicaciones prácticas?



De todas las polémicas características que presenta la física cuántica, la más impactante es la que permite a las funciones de onda describir combinaciones de dos o más estados simultáneamente. Eso inspiró a Erwin Schrödinger para escribir su “paradoja del gato”. Esta paradoja, de la que ya hemos hablado extensamente en Neoteo, proponer un experimento en el que un gato -siempre según los principios de la física cuántica- estaría vivo y muerto a la vez. Si bien la naturaleza macroscópica de un felino hace que las propiedades de los cuantos no se apliquen al él, una sola partícula puede -en teoría- desatar la serie de acontecimientos explicados por Schrödinger y que, eventualmente, llevarían al gato o bien a la muerte, o bien a una larga vida.

En el NIST han creado verdaderos “gatos cuánticos”

A pesar de que todo esto puede sonar muy extraño para los no iniciados, los físicos pueden lidiar perfectamente con esos temas gracias a los modelos que han desarrollado luego de décadas de incesante y arduo trabajo. Cuando es posible, se diseñan experimentos destinados a comprobar tal o cual propiedad, y por lo general los resultados reflejan lo que las ecuaciones habían predicho. Uno de estos experimentos acaba de ser realizado por un equipo de científicos del National Institute for Standards and Technology (NIST). Gerrits Thomas, quien ha estado a cargo del experimento, se encuentra redactando un detallado informe sobre el mismo, que será publicado próximamente. Pero mientras esto ocurre, los físicos están en condiciones de adelantar algunas conclusiones: han sido capaces de crear verdaderos “gatos cuánticos” hechos de fotones (partículas de luz), que -según explican- podrán mejorar los equipos destinados a efectuar medidas de precisión, la informática y las comunicaciones.

NIST ha creado una nueva forma de luz conocida como “squeezed vacuum”

El equipo del NIST ha creado su “gato cuántico fotónico” utilizando los principios de la óptica y pulsos de un láser ultra rápido. El láser ha servido para excitar unos cristales especiales, creando una nueva forma de luz conocida como “squeezed vacuum” (algo así como “vacío comprimido”). Esta luz se hizo pasar luego a través de un dispositivo llamado divisor de haz. Los fotones se identificaron mediante un sensor creado por el NIST, que es capaz de detectar y contar fotones individuales. Dependiendo del número de fotones que se emiten y los que se cuentan, más un montón enorme de cálculos que solo los locos físicos del NIST son capaces de comprender, se obtiene el equivalente cuántico de la superposición de dos haces láser con fases opuestas. La pregunta que debemos hacernos, aún cuando todo el proceso realizado nos suene a chino, es “¿Para qué me sirve esto?” El NIST ha encarado este experimento y otros relacionados no solo por el “hambre de conocimientos” que suele caracterizar a los científicos, sino por que comprender cabalmente el comportamiento de estos nuevos estados de la luz servirá para mejorar las técnicas de medición denominadas “interferometría”, que sirven para medir distancias utilizando la interferencia que se crea entre dos haces de luz. Además, creen que esta investigación también puede contribuir al desarrollo de la prometida informática cuántica, que -según nos han jurado una y otra vez- algún día podría resolver problemas que son inabordables con los ordenadores actuales. La seguridad también puede ser mejorada con estos sistemas, gracias a los (recientemente violados) algoritmos de cifrado cuántico.

El trabajo servirá para mejorar las técnicas de interferometría.

Como puedes ver, todo resulta bastante vago. Seguramente en el “paper” que está escribiendo Gerrits Thomas no vamos a encontrar algo tan concreto como “gracias a este experimento mañana vamos a tener una memória de ordenador más rápida” o “se terminaron los problemas de seguridad”. Con un poco de suerte, esto sentará las bases sobre las que, mucho trabajo mediante, en una o dos décadas se pueda construir algún dispositivo basado en este nuevo estado de la luz. Mientras tanto, seguimos de cerca estos experimentos y las novedades que puedan surgir de los laboratorios especializados.

El primer procesador cuántico de estado sólido

Un equipo liderado por investigadores de la Universidad de Yale ha creado el primer -y rudimentario- procesador cuántico de estado sólido. Se trata de un gran paso hacia la construcción de un ordenador cuántico plenamente funcional. Además, lograron ejecutar con éxito algunos algoritmos sencillos con él.



A diferencia de sus contrapartes binarias, los procesadores cuánticos aprovechan las más increíbles propiedades del mundo subatómico para llevar a cabo su magia. Los dispositivos que basan su funcionamiento en la mecánica cuantica son capaces de estar al mismo tiempo en una cantidad teóricamente infinita de estados, lo que los hace ideales para resolver algunos tipos de problemas prácticamente inabordables mediante los microprocesadores binarios de toda la vida.

Robert Schoelkopf ha creado el primer procesador cuántico de estado sólido

Según aparece publicado en la última edición digital de la revista “Nature”, un equipo de investigadores, liderado por el profesor de Física Aplicada de la universidad de Yale, Robert Schoelkopf, ha creado el primer -y rudimentario- procesador cuántico de estado sólido. La importancia de este logro radica en que es la prueba tangible de que es posible realizar el traspaso de información cuántica a través de un dispositivo de estado sólido. Se trata solo de un pequeño primer paso y, como el mismo Schoelkopf se encarga de explicar, que "por el momento nuestro procesador sólo es capaz de realizar algunas operaciones cuánticas muy simples". A pesar de sus limitaciones, el dispositivo puede ejecutar tareas básicas, como operaciones aritméticas o búsquedas de datos.

A pesar del carácter experimental y las limitaciones del dispositivo, los investigadores destacan que el prototipo es "el primer mecanismo cuántico que se asemeja y funciona de forma similar a un microprocesador convencional". El prototipo funciona mediante la superposición de “qubits” -lo equivalentes de los bits en el mundo cuántico, con estados diferentes. Los investigadores explican que este truco les "permite lograr una mayor capacidad de almacenamiento de información, a la vez que mejora la potencia de procesamiento".

Los investigadores fueron capaces de configurar un “bus cuántico” para que estos bits pudieran comunicarse entre sí, utilizando fotones que viajan a través de las vías construidas sobre un dispositivo de estado sólido. “Todavía estamos lejos de construir un ordenador cuántico práctico, pero esto supone sin duda un gran avance", aseguró el especialista. "Nuestro dispositivo puede realizar sólo unas pocas tareas muy simples […] pero es la primera vez que alguien hace funcionar un dispositivo electrónico cuántico capaz de funcionar como microprocesador."

Robert Schoelkopf contó con la ayuda de un grupo de físicos teóricos, como Steven Girvin y Eugene Higgins, que se encargaron de fabricar los qubits (quantum bits). A pesar de que cada uno de estos “bits cuánticos” se compone de millones de átomos de aluminio, funciona como si fuese un solo átomo capaz de ocupar dos estados diferentes de energía. Estos estados reemplazan a los "1" y "0" que son la base de todos los ordenadores convencionales. Schoelkopf cree que si bien demandará tiempo, su dispositivo será la base de los microprocesadores del futuro.




Los ordenadores cuánticos son capaces de hacer cosas maravillosas, y es una pena que no existan todavía. Sin embargo, los físicos y los matemáticos ya están desarrollando algoritmos que permitirán usar estos increíbles cacharros para resolver problemas que los ordenadores actuales no pueden ni siquiera encarar con posibilidades de éxito. Aram Harrow, Avinatan Hassidim y Seth Lloyd acaban de proponer un algoritmo cuántico capaz resolver un conjunto de ecuaciones lineales exponencialmente más rápido que cualquier algoritmo clásico. ¿Deberemos aprender a programar nuevamente?



A pesar del incremento de potencia que cada año hace de nuestros ordenadores máquinas más poderosas, existen una serie de problemas que por su complejidad resultan imposibles de resolver mediante hardware y algoritmos “clásicos”. Los futuros ordenadores cuánticos, que utilizan las extrañas leyes de la física de partículas para realizar sus operaciones, no tienen prácticamente limitaciones, y se ha demostrado que algunos problemas -como la factorización de enteros sobre la que se basa casi toda la criptografía actual- pueden resolverse en un tiempo casi despreciable. Día a día los matemáticos y los físicos ponen a punto nuevos algoritmos especialmente concebidos para ser ejecutados sobre estos dispositivos, a pesar de que aún no sepamos cómo construirlos. En un artículo publicado recientemente en Physical Review Letters, Aram Harrow de la Universidad de Bristol (Reino Unido), junto Avinatan Hassidim y Seth Lloyd del MIT (EEUU), proponen un algoritmo cuántico capaz resolver un conjunto de ecuaciones lineales que es exponencialmente más rápido que cualquier algoritmo clásico.

Aún falta para que podamos disponer de verdaderos ordenadores cuánticos.

Una ecuación de primer grado o ecuación lineal es un planteamiento de igualdad, involucrando una o más variables a la primera potencia, que no contiene productos entre las variables. Es decir, una ecuación que involucra solamente sumas y restas de una variable a la primera potencia. Son expresiones similares a la siguiente: 3x + 2y = 7. Representadas sobre un sistema de ejes cartesianos, estas ecuaciones se convierten en rectas. La ecuación anterior puede ser resuelta por cualquier estudiante, pero el problema se complica cuando forma parte de un sistema más grande, que contiene miles de millones de variables y miles de millones de ecuaciones. Tales sistemas no son son inusuales en las aplicaciones modernas, y resultan esenciales para elaborar simulaciones de las condiciones meteorológicas, las reacciones nucleares u otros fenómenos físicos. Los algoritmos más eficientes pueden resolver grandes sistemas "N x N" (sistemas con N ecuaciones lineales y N incógnitas) utilizando ordenadores convencionales. Sin embargo, el tiempo de cálculo necesario para llegar a la solución crece al menos tan rápido como N: si N se hace 1.000 veces más grande, el problema tomará -en el mejor de los casos- 1.000 veces más tiempo para ser resuelto. A menudo mucho más.

Representadas sobre un papel, estas ecuaciones se convierten en rectas.

El algoritmo cuántico que proponen Harrow, Avinatan Hassidim y Lloyd es una especie de “atajo inteligente”. En efecto, su trabajo demuestra que un ordenador cuántico puede proporcionar soluciones relevantes sin necesidad de resolver la totalidad de las ecuaciones implicadas. Con este algoritmo (y un ordenador capaz de ejecutarlo) seríamos capaces de hacer predicciones meteorológicas que en lugar de referirse a una provincia o ciudad, se refieran a cada uno de los bloques de casas que la conforman. Al igual que otros algoritmos cuánticos, este codifica toda la información relevante sobre el sistema a resolver en “bits cuánticos” o qbits. A diferencia de los bits ordinarios, los bits cuánticos pueden poseer valores 0 y 1 al mismo tiempo. Para los físicos, esta especie de esquizofrenia informática se denomina “superposición de estados”. El algoritmo transforma los bits en un estado que codifica una superposición de todas las posibles soluciones del sistema, asignando todos los posibles valores a las variables de las ecuaciones. De esta “solución universal” se puede entonces extraer información relevante sobre las soluciones particulares sin necesidad de calcularlas completamente.

Dejando de lado la complejidad matemática del asunto, lo concreto es que el aumento de velocidad es enorme: el tiempo necesario para encontrar esta solución universal sólo crece con el número de dígitos de N. Así, si N se hace 1,000 veces más grande, el algoritmo demora solamente el triple de tiempo en encontrar la solución, ya que N -a pesar de ser 1,000 veces mayor- solo tiene tres veces más dígitos. Este tipo de algoritmo, como es de esperar, entusiasma a los científicos. En la década de 1990 se encontró uno similar capaz de factorizar grandes números primos de forma casi instantánea, que nos obligará a buscar nuevos sistemas de seguridad cuando seamos capaces de construir ordenadores cuánticos. Y ese día no está muy lejos.

Hemos sido capaces de construir ordenadores cuánticos experimentales.

Efectivamente, ya hemos sido capaces de construir ordenadores cuánticos experimentales, capaces de operar con unos pocos bits. Los científicos creen que fabricar un ordenador más poderoso será posible dentro de una o dos décadas. Cuando llegue ese día, algoritmos como este revolucionaran campos tan dispares como la bioestadística, la ecología, la ingeniería y -por supuesto- los videojuegos: todos dependen en gran medida en la resolución de ecuaciones lineales.

Ordenador cuántico con arquitectura von Neumann

La informática cuántica está cada vez más cerca. Es posible que en un par de décadas los superordenadores se basen en esa tecnología, y que poco después la incorporen hasta los ordenadores de bolsillo. Los investigadores de la Universidad de California han logrado desarrollar un chip que incorpora un procesador cuántico y una unidad de memoria, que funcionando a una temperatura cercana al cero absoluto es capaz de llevar a cabo cálculos complejos. Además, el chip posee un diseño similar a los que se construyeran a finales de los años 40, la popular arquitectura von Neumann, avance que lo diferencia claramente respecto del único sistema de computación cuántica disponible para la venta que funciona como un ordenador pre-von Neumann.



La física cuántica cambiará para siempre la informática. La llegada de los ordenadores cuánticos disponibles comercialmente marcarán un quiebre en la historia, relegando a los ordenadores actuales a un papel similar al que juegan los organismos unicelulares asexuados en la historia de los seres vivos. En la actualidad se está trabajando para conseguir ordenadores plenamente funcionales basados en esta tecnología. Hemos visto en varias oportunidades que se han conseguido avances discretos en el esta rama de la informática, pero solamente tenemos noticia de un ordenador capaz de “hacer algo” (y que cuesta uno 10 millones de dólares) cuyo procesador posee tecnología cuántica. Como sabemos, la potencia de estos ordenadores se basa en el uso de qubits en lugar de bits. Mientras que en un ordenador convencional un bit puede representar un 1 o un 0, gracias a las singularidades de la mecánica cuántica un qubit puede representar ambos estados a la vez. Esta diferencia los convierte en “monstruos” capaces de efectuar hazañas de computo que quedan completamente fuera de las posibilidades de los ordenadores normales.

El chip de la UCSB constituye un gran avance hacia la informática cuántica.

Los investigadores de la Universidad de California en Santa Barbara (UCSB en sus siglas en inglés) han logrado por primera vez combinar en un mismo chip un procesador cuántico y las unidades de memoria, siguiendo los lineamientos de la arquitectura propuesta por John von Neumann en los albores de la informática. Este enfoque se empleó por primera vez a fines de la década de 1940, y permite utilizar la misma memoria para almacenar las instrucciones del programa y datos que este debe procesar. El equipo de la UCSB está integrado por John Martinis y Andrew Cleland. Matteo Mariantoni, director de este proyecto, dice que “todos los ordenadores que usamos en nuestra vida diaria están basados en la arquitectura von Neumann. Nosotros hemos creado por primera vez un equivalente que funciona gracias a los principios de la mecánica cuántica”. Si bien es posible “crear” qubits de varias formas más o menos exóticas -suspendiendo iones en un campo electromagnético, por ejemplo- los ingenieros de la UCSB utilizaron circuitos eléctricos prácticamente indistinguibles de los convencionales pero enfriados hasta cerca del cero absoluto (por debajo de los -200ºC) para que se comporten como superconductores y permitan el comportamiento cuántico. Lo bueno de este enfoque es que permite utilizar las mismas técnicas de fabricación que se emplean para los chips convencionales, a la vez que se integran en el mismo sustrato los elementos de memoria. Posiblemente el chip de la UCSB no sea nunca parte de un ordenador comercial, pero constituye un gran avance hacia la informática cuántica.

Espero les aya gustado este post puesto me costo mucho trabajo reunir toda la info. y espero le sirva para instruir sus mentes...... comenten arto.........chao gracias.