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Chip cuánticoChip cuántico

El ordenador cuántico es el sueño de todas las agencias de seguridad del mundo y de todos los hackers. Los bits de los ordenadores actuales oscilan constantemente entre el 0 y el 1 mientras llevan a cabo su trabajo.

La física cuántica permite a partículas, como un átomo, un electrón o un fotón, estar en dos sitios a la vez, lo que quiere decir que pueden representar el 1 y el 0 al mismo tiempo, permitiendo hacer cálculos mucho más complejos.

En la mayor parte de los prototipos de ordenadores cuánticos, los investigadores "golpean" los átomos con láser, o usan otros medios para provocar a las partículas en estados cuánticos más borrosos.

Sin embargo, mediante una técnica llamada informática cuántica adiabática, enfrían circuitos en un estado de superconductividad (capacidad intrínseca que poseen ciertos materiales para conducir corriente eléctrica con resistencia y pérdida de energía cercanas a cero en determinadas condiciones) en el que los electrones fluyen libremente, llegando de esta manera al estado qubital.

El qubit es la unidad mínima de información cuántica, y se diferencia del bit clásico en que puede asumir el 1 y el 0, no únicamente el 1 ó 0. Un estado qubital es, pues, la superposición cuántica de esos dos estados.

¿Cómo funcionan las computadoras cuánticas?

En concreto, un ordenador cuántico sería capaz de realizar cálculos en un orden de magnitud mucho mayor que las computadoras tradicionales... un concepto que tiene serias dudas y aplicaciones en el campo de la criptografía y cifrado. Algunos temen que un ordenador cuántico con éxito y práctico sería devastador para el sistema financiero del mundo por la extracción a través de sus cifrados de seguridad informática, que se basan en factorizar números grandes que, literalmente, no puede serlo por los equipos tradicionales en la vida del universo. Una computadora cuántica, por el contrario, podría factorizar los números en un plazo razonable de tiempo.

CuánticoPara entenderlo mejor, tenga en cuenta este ejemplo. Si el qubit es en una superposición del estado 1 y el estado 0, y se realiza un cálculo con otro qubit en la superposición misma, a continuación, un cálculo hecho obtiene cuatro resultados: 1/1 resultado, a/0 resultado 1, un 0/1 resultado, y/0 resultado 0. Este es el resultado de la matemática aplicada a un sistema cuántico, cuando en un estado de decoherencia, que dura mientras se está en una superposición de estados hasta que colapsa en un estado.La capacidad de un ordenador cuántico para realizar cálculos de forma simultánea (o en paralelo, en términos informáticos) se llama paralelismo cuántico.

El mecanismo físico exacto dentro de la computadora cuántica es algo complejo e inquietante. En general, se explica en términos de la interpretación de múltiples mundos de la física cuántica, en donde el equipo realiza los cálculos no sólo en nuestro universo, sino también en otros universos al mismo tiempo, mientras que los qubits son diferentes en un estado de la decoherencia cuántica.

Historia de la computación cuántica

La computación cuántica tiende a rastrear sus raíces en un discurso de 1959 por Richard P. Feynman, en la que habló acerca de los efectos de la miniaturización, incluyendo la idea de explotar los efectos cuánticos para crear ordenadores más potentes. (Este discurso es también generalmente considerado como el punto de partida de la nanotecnología.

La empresa canadiense D-Wave Systems ha anunciado el lanzamiento del primer ordenador cuántico que puede tener viabilidad comercial. Es un prototipo hecho artesanalmente que es capaz de resolver problemas sencillos. Aunque todavía es más lento que un ordenador doméstico, según sus creadores es un gran paso hacia la "era de la computación cuántica".

Lo que ha anunciado D-Wave es la construcción de un prototipo de 16 qubit hecho artesanalmente a partir del elemento químico niobio, cuya principal característica es, precisamente, su superconductividad. "Lo que realmente hemos hecho es una prueba a escala de un concepto", asegura Geordie Rose, cofundador de D-Wave, en un artículo aparecido en la revista Scientific American.

Para la demostración, los operarios de D-Wave controlaron remotamente el ordenador cuántico, situado en Burnaby, desde un ordenador portátil que estaba en California. Al ordenador cuántico le fueron dados tres problemas a resolver: buscar estructuras moleculares que casaran con una determinada molécula, crear un complicado plan de asientos o rellenar un pasatiempo Sudoku.

Puesto a prueba

D-Wave permitirá que cualquier experto compruebe que el sistema funciona, ya que tienen planeado hacer un prototipo online al que cualquier podrá acceder gratuitamente. Los usuarios podrán introducir un problema a resolver y el nuevo mecanismo mandará la solución desde Canadá.

Superconductor cuánticoSuperconductor cuántico

¿Cómo comprobarán los usuarios que efectivamente este prototipo de ordenador cuántico resuelve el problema mejor que la mente humana o que un ordenador al uso? La empresa reconoce que esta versión es más de lenta que un ordenador doméstico, pero adelanta que antes de final del año 2008 habrá una nueva versión de 1.000 qubit.

Los expertos aseguran, sin embargo, que sería necesario crear un ordenador de miles de qubit para que pudieran resolver problemas que los ordenadores actuales no pueden resolver. La cuestión planteada entonces es si el método adiábatico operaría tan rápidamente con miles de qubit.

Otro paso

Sin embargo, la "carrera" hacia el ordenador cuántico está abierta en muchos frentes. Paralelamente a este anuncio, científicos de los departamentos de Física Aplicada y Física de la universidad de Yale, han dado otro paso, según anunció en un comunicado la propia universidad.

Aumentando el tamaño de un átomo artificialmente (hasta ser casi visible por el ojo humano) y usando microondas como fuente de energía, esta investigación, dirigida por los profesores Robert Schoelkopf ySteven Girvin, ha creado un circuito electrónico que almacena y mide fotones de microondas. En este proceso llevan el mecanismo cuántico a una escala mayor y esperan emplearla para crear nuevos dispositivos cuánticos.

- Computación cuántica explicación -



Por Andrew Zimmerman Jones, guía de About.com
Fuente: cuanticamania

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