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 Cmo los ordenadores cunticos cambiarn para siempre la computacin |
23/11/2015
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La luna existe solo cuando la miramos?. Es una pregunta atribuida al fsico Albert Einstein, con la que mostraba su escepticismo ante la teora cuntica. Al cientfico no le entraba en la cabeza que una partcula (o un gato, como ejemplific Schrdinger) pudiera estar en varios sitios a la vez.
Lamentablemente, no existe una explicacin que pueda satisfacer a los ms incrdulos ni un smil vlido. Es muy difcil comprenderlo porque no tenemos ninguna muestra en el mundo en el que vivimos. No podemos decir es como si' porque no hay nada igual, asegura a Teknautas Juan Ignacio Cirac, uno de los fsicos pioneros en el campo de la computacin cuntica y director de la Divisin Terica del Instituto Max-Planck de ptica Cuntica, en Alemania.
Segn las leyes de la fsica cuntica, que rigen el mundo microscpico, cuando nadie observa una partcula, esta no tiene caractersticas definidas y puede presentar todos los valores de las propiedades a la vez. Una extraa particularidad que constituye la base de la computacin cuntica y, por tanto, del funcionamiento de los ordenadores cunticos. Gracias a ella podemos hacer cosas que no son posibles con los ordenadores normales, aade Cirac.
La NASA y Google trabajan desde hace poco con un sistema de este tipo se llama D-Wave 2x − para investigar las posibles aplicaciones de la computacin cuntica en inteligencia artificial y aprendizaje automtico. La NSA tambin intenta fabricar uno de estos ingenios para descifrar contraseas, segn revel The Washington Post.
Es muy difcil comprenderlo porque no tenemos ninguna muestra en el mundo. No podemos decir es como si' porque no hay nada igual
Pues bien, el primer paso para entrar en el mundo de los ordenadores cunticos es saber que todava no existen ordenadores cunticos. En la teora todo est muy claro: los cientficos saben cmo construirlos, cmo tienen que funcionar y qu programas ejecutar. El problema es que necesitan unas condiciones muy especiales.
Todava no tenemos la tecnologa para dominar los fenmenos extraordinarios que caracterizan a la fsica cuntica, de ah la dificultad de construir un verdadero ordenador cuntico, explica el investigador. Solo existen pequeos prototipos.
Como los actuales, los ordenadores cunticos se utilizarn para resolver problemas: predecir el tiempo, buscar en bases de datos... La diferencia radica en el proceso que tiene lugar en su interior. En un ordenador cuntico, la informacin tambin se almacena en bits se denominan bits cunticos o qubits −, que pueden tomar el valor cero, uno y la superposicin de ambos.
Los ms veloces
Gracias a esta propiedad, la velocidad de procesamiento supera a la de los aparatos actuales. Cuando escribes y envas un correo electrnico o redactas un texto, tu ordenador realiza miles de clculos. Estos problemas sencillos los resuelven muy eficientemente, pero hay otros que ni siquiera los superordenadores seran capaces de solucionar porque requieren una cantidad ingente de clculo, indica el investigador.
Todava no existen ordenadores cunticos porque, aunque la teora est muy clara, es difcil alcanzar las condiciones necesarias. La rapidez de los ordenadores cunticos permitira completar algunas tareas en un periodo de tiempo razonable. Hay problemas que los superordenadores tardaran la edad del universo − 13.000 millones de aos − en resolver y un ordenador cuntico solucionara en una hora, afirma Cirac.
Lo nico que sabemos hoy en da, segn el experto, es que nos podran ayudar con una serie de operaciones tiles en distintos campos cientficos. Sin embargo, la situacin puede cambiar con el tiempo.
El Z1, fabricado entre 1936 y 1938 y considerado el primer ordenador programable de la historia, era una enorme calculadora de 1.000 kilogramos de peso que tardaba diez segundos en hacer una simple multiplicacin. Y Eniac, la primera computadora digital electrnica, ocupaba todo el stano de la Universidad de Pensilvania. Quin iba a pensar entonces que varias dcadas despus una mquina podra colocarse encima de la mesa y transportarse sin la ayuda de un camin?
Cuando se crearon estos precursores ni se imaginaba que alguien querra utilizarlos, no haba ninguna necesidad, dice Cirac. Con el tiempo surgieron nuevas posibilidades y se vio que podan cubrir ms campos de los que se crea.
El aspecto importa
Cuando le preguntamos por su apariencia, Cirac contina hablando con vistas a futuro: Es imposible saber cmo sern cuando los construyamos dentro de 20 o 30 aos, de la misma forma que hace 50 era imposible saber cmo seran los presentes.
Fijmonos entonces en los prototipos que existen en la actualidad. En los grandes laboratorios donde se ubican, se encuentran rodeados por otros aparatos electrnicos y equipos de lser que permiten a los investigadores meterse dentro del mundo microscpico.
Los pulsos de luz que reciben deben ser perfectos, algo que no resulta fcil de conseguir. Si el color cambia, aunque sea un poquito, los ordenadores cunticos no funcionan bien, dice Cirac. La funcin de los lseres es leer la informacin contenida en los qubits. Una vez registrada, se pasa a un ordenador normal y se visualiza en la pantalla.
Los ordenadores cunticos deben encontrarse en el vaco... o a temperaturas cercanas al cero absoluto
No hay monitores ni discos duros. Actualmente no hace falta utilizar memorias, todo permanece en el procesador, aunque se estn construyendo algunas, seala el investigador. Se trata de sistemas fsicos independientes que almacenan los qubits y pueden estar constituidos por iones o materiales superconductores. Tambin existen los denominados puntos cunticos, en los que electrones almacenan la informacin dentro de un slido, y los centros de color, donde se guarda en tomos de nitrgeno incrustados en diamante.
Pueden distinguirse dos tipos bsicos entre estos modelos experimentales y ambos requieren unas condiciones muy especficas. Uno de ellos se basa en el comportamiento de tomos − constituyen los bits cunticos − que levitan en el espacio y deben mantenerse completamente aislados (no pueden encontrarse con ninguna molcula) en condiciones de vaco. Por ahora, estos prototipos son los ms eficientes y precisos, y contienen una mayor cantidad de qubits.
Los que pertenecen a la segunda clase necesitan estar acompaados de equipos que los enfren hasta temperaturas del orden de - 273C (al borde del cero absoluto, nos aclara Cirac). En este caso, los qubits estn fabricados con superconductores, unos materiales que conducen muy bien la electricidad pero solo bajo estas circunstancias.
Cirac destaca dos prototipos como los ms avanzados: el instalado en el National Institute for Starndards and Techology, en Estados Unidos, y el de la Universidad de Innsbruck (Alemania).
Sabemos que es factible construirlos, pero hace falta un gran desarrollo tecnolgico, sostiene el espaol. Aunque algunas predicciones hablan de 20 o 30 aos, las estimaciones no son fiables. Podemos encontrarnos con un hito que acelere el proceso o con un cuello de botella que nos impida avanzar. En fsica cuntica no hay spoilers que valgan.
(El Confidencial) Luca Caballero
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