Por Martha Jacqueline Iglesias Herrera
Los ordenadores cuánticos,
mucho más potentes que los ordenadores ordinarios, podrían reemplazar a los
ordenadores que tenemos en nuestras mesas de trabajo.
Para los que se acercan por
primera vez a este tema cabe destacar que los ordenadores ordinarios computan
en un sistema binario de 0 y 1 llamados bits, mientras que los cuánticos pueden
computar en qubits, o sea, pueden tomar valores entre 0 y 1. Esto da lugar a
nuevas puertas lógicas que hacen posibles nuevos algoritmos y que problemas al
parecer intratables pasen a ser tratables. Para hacerse una idea del gran avance, un computador
cuántico de 30 qubits equivaldría a un procesador convencional de 10 teraflops (10
millones de millones de operaciones en coma flotante por segundo), cuando
actualmente las computadoras trabajan en el orden de gigaflops (miles de
millones de operaciones).
Pero tanto el teletransporte
cuántico como los ordenadores cuánticos comparten la misma problemática: deben
mantener la coherencia de grandes conjuntos de átomos. Si pudiera resolverse
este problema, sería un logro trascendental en ambos campos.
Dato a tener en cuenta en esta
dirección es que muchos de los códigos secretos de todo el mundo dependen de
una «clave» que es un número entero muy grande, y de la capacidad de
factorizarlo en números primos. Esto hace que la CIA y otras organizaciones
secretas tengan especial interés por el desarrollo de los ordenadores cuánticos,
pues si la clave es el producto de dos números, cada uno de ellos de 100
dígitos, entonces un ordenador digital podría necesitar más de 100 años para
encontrar estos dos factores partiendo de cero.
Un código análogo es en la
actualidad esencialmente irrompible. Por lo que el primer país que sea capaz de
construir un sistema cuántico semejante podría descifrar los secretos mejor
guardados de otras naciones y organizaciones en menos de un abrir y cerrar de
ojos.
Veamos a continuación los
avances al respecto en la actualidad.
AVANCES EN LA COMPUTACIÓN CUÁNTICA
En el año 1994, Peter Shor, de
los Laboratorios Bell, demostró que factorizar números grandes en un ordenador
cuántico podría ser un juego de niños. Su
algoritmo sirvió para demostrar a una gran parte de la comunidad científica que
observaba incrédula las posibilidades de la computación cuántica, que se
trataba de un campo de investigación con un gran potencial. Este
descubrimiento despertó rápidamente el interés de los Servicios de Inteligencia
de todo el mundo pues, en teoría, este tipo de ordenador podría desbaratar
completamente la seguridad de los ordenadores de hoy pues podría descifrar
cualquier código.
En
el año 2000 científicos de Los Álamos National Laboratory (EE. UU.)
anunciaron el desarrollo de un computador cuántico de 7 qubits. Utilizando un
resonador magnético nuclear se consiguen aplicar pulsos electromagnéticos y
permite emular la codificación en bits de los computadores tradicionales.
En 2005 el Instituto de Óptica e Información
Cuántica de la Universidad de Innsbruck (Austria) anunció que sus científicos
habían creado el primer qbyte, una serie de 8 cúbits utilizando trampas de
iones.
En 2006 Científicos de Waterloo y Massachusetts
diseñan métodos para mejorar el control del cuanto y consiguen desarrollar un
sistema de 12 qubits. El control del cuanto se hace cada vez más complejo a
medida que aumenta el número de qubits empleados por los computadores.
En 2007 la empresa canadiense D-Wave Systems había
supuestamente presentado el 13 de febrero de 2007 en Silicon Valley, una
primera computadora cuántica comercial de 16 qubits de propósito general; luego
la misma compañía admitió que tal máquina, llamada Orion, no es realmente una
computadora cuántica, sino una clase de máquina de propósito general que usa
algo de mecánica cuántica para resolver problemas.
En septiembre de 2007, dos equipos de investigación
estadounidenses, el National Institute of Standards (NIST) de Boulder y la
Universidad de Yale en New Haven consiguieron unir componentes cuánticos a
través de superconductores. De este modo aparece el primer bus cuántico, y este
dispositivo además puede ser utilizado como memoria cuántica, reteniendo la
información cuántica durante un corto espacio de tiempo antes de ser
transferido al siguiente dispositivo.
En 2008 según la Fundación Nacional de Ciencias
(NSF) de los EE. UU., un equipo de científicos consiguió almacenar por
primera vez un Qubit en el interior del núcleo de un átomo de fósforo, y
pudieron hacer que la información permaneciera intacta durante 1.75 segundos.
Este periodo puede ser expansible mediante métodos de corrección de errores,
por lo que es un gran avance en el almacenamiento de información.
En 2009 el equipo de investigadores estadounidense
dirigido por el profesor Robert Schoelkopf, de la Universidad de Yale, que ya
en 2007 había desarrollado el Bus cuántico, crea ahora el primer procesador
cuántico de estado sólido, mecanismo que se asemeja y funciona de forma similar
a un microprocesador convencional, aunque con la capacidad de realizar sólo
unas pocas tareas muy simples, como operaciones aritméticas o búsquedas de
datos. Para la comunicación en el dispositivo, esta se realiza mediante fotones
que se desplazan sobre el bus cuántico, circuito electrónico que almacena y
mide fotones de microondas, aumentando el tamaño de un átomo artificialmente.
En 2011 la primera computadora cuántica comercial
es vendida por la empresa D-Wave Systems, fundada en 1999, a Lockheed Martin
por 10 millones de dólares.
En 2012 IBM anuncia que ha creado un chip lo
suficientemente estable como para permitir que la informática cuántica llegue a
hogares y empresas. Se estima que en unos 10 o 12 años se puedan estar
comercializando los primeros sistemas cuánticos.
En 2013, en abril, la empresa D-Wave Systems lanza
el nuevo computador cuántico D-Wave Two el cual es 500 000 veces superior
a su antecesor D-Wave One, con un poder de cálculo de 439 qubits. Realmente el
D-Wave Two tuvo graves problemas finalmente, dado que no tenía las mejoras de
procesamiento teóricas frente al D-Wave One. Éste fue comparado con un
computador basado en el microprocesador Intel Xeon E5-2690 a 2.9 GHz, teniendo
en cuenta que lo obtenido, es decir, el resultado en promedio fue 4000 veces
superior.
En mayo de 2017, IBM presenta un nuevo procesador
cuántico comercial, el más potente hasta la fecha de 17 qubits.
CONCLUSIONES
Aunque se plantea que la más
minúscula vibración podría afectar a la coherencia de dos átomos y destruir la
computación (pues los átomos que originalmente están en fase empiezan a sufrir
decoherencia en cuestión de un nanosegundo), algunos científicos han especulado
con que el futuro de la economía mundial podría depender de los ordenadores
cuánticos. Se piensa que para algún momento después del 2020 los ordenadores
digitales basados en el silicio alcancen su límite físico en términos de
potencia.
También se explora la
posibilidad de reproducir el poder del cerebro humano mediante los ordenadores
cuánticos.
Bibliografía consultada:
Física de lo imposible- Michio Kaku
Wikipedia
Bibliografía consultada:
Física de lo imposible- Michio Kaku
Wikipedia
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