sábado, 5 de septiembre de 2015

Computadoras cuánticas: verdad o ficción



La increíble cantidad de potencia a nivel de procesamiento conseguida por los fabricantes de ordenadores, aún no ha sido capaz de saciar nuestra sed de velocidad y capacidad en informática. Lo siguiente son las computadoras cuánticas.

De la predicción a la realidad
En 1947, el ingeniero Howard Aiken dijo que con sólo seis ordenadores electrónicos digitales serían capaces de satisfacer  las necesidades informáticas de EEUU. Por supuesto, Aiken no contaba con las enormes cantidades de datos que han sido generados por la investigación científica, la proliferación de los PC o con la aparición de la Internet, que sólo han alimentado nuestra avaricia en cuanto a la potencia de cálculo.
La Ley de Moore dice que el número de transistores de un microprocesador se duplicará cada dieciocho meses, por tanto es factible que en 2030 los circuitos de dichos microprocesadores se midan a una escala atómica. Ante esta predicción, el lógico paso siguiente era la creación de ordenadores cuánticos, que aprovechasen el poder de los átomos y moléculas para realizar tareas y procesamientos. Este tipo de ordenadores cuánticos pueden llevar a cabo ciertos cálculos, significativamente más rápido que cualquier equipo basado en el silicio.
Los científicos ya han logrado construir varios de estos aparatos, que aun siendo básicos pueden realizar un número limitado de cálculos; pero un ordenador cuántico práctico es aún una utopía. Las computadoras cuánticas podrían un día remplazar los chips de silicio, al igual que en su momento, el transistor ocupó el lugar del tubo de vacío. Hasta hoy la tecnología que se necesitaría para desarrollar un ordenador cuántico, está más allá de nuestro alcance y gran parte de la investigación de la computación cuántica es todavía teórica.
Los ordenadores cuánticos más avanzados han llegado a manipular un máximo de 512 qubits (bits cuánticos que representan electrones, átomos, fotones o iones y sus respectivos dispositivos de control que actúan como memoria  y procesador de la computadora cuántica), por lo que que están muy lejos de la aplicación práctica. Sin embargo, el potencial de los ordenadores cuánticos podría algún día llevar a cabo de forma rápida y sencilla, cálculos impensables para los actuales ordenadores.
Avances en computación cuántica
2000
Desde el Laboratorio Nacional situado en Los Álamos los científicos anunciaron que habían logrado desarrollar un ordenador cuántico con una capacidad de 7 qubits dentro de una gota de líquido y que éste utilizaba la RMN (resonancia magnética nuclear) para manipular partículas en los núcleos atómicos de moléculas de fluidos simples. Con la RMN se aplicaron pulsos electromagnéticos, que obligaron a las partículas a alinearse y con ello permitieron que el ordenador cuántico imitase la codificación de las computadoras digitales (como si fueran bits).
En IBM Almaden Research Center sus investigadores desarrollaron un ordenador cuántico de 5 qubits diseñado para permitir a partir de cinco átomos de flúor que sus núcleos interactuaran entre sí. Bajo las órdenes del Dr. Isaac Chuang, el equipo fue capaz de resolver un problema matemático en un solo paso, algo que necesitaría una enorme cantidad de ordenadores convencionales para conseguirse.
2001
Los científicos de la Universidad de Stanford e IBM usando un ordenador cuántico de 7 qubits consiguieron demostrar de manera exitosa el algoritmo de Shor un método para encontrar factores del número 15 basados en los números primos (una de las bases de  la criptografía) y dedujeron correctamente que dichos factores eran el 5 y el 3.
2005
El Inst. de Óptica e Información Cuánticas de la Universidad de Innsbruck anunció que sus científicos habían creado una serie de 8 qubits, o sea el primer qubyte, para lo cual usaron una “trampas de iones”.
2006
Los científicos de Waterloo y Massachusetts idearon métodos para el control cuántico en un sistema de 12 qubit, basándose en el principio de que cuantos más qubits se manejen, más complejo será el ordenador cuántico.
2007
D-Wave, una Startup canadiense mostró al mundo su primer ordenador cuántico de 16 qubits, el Orión. El equipo resolvió varios problemas de resolución de coincidencias, puzles y sudokus.
2009
Los investigadores de la Universidad de Yale, creadores del bus cuántico basado en superconductores del 2007, inventaron el primer procesador cuántico en estado sólido, que se asemeja a un microprocesador común pero limitado a operaciones muy básicas (búsquedas de datos  u operaciones aritméticas).
2011
D-Wave vende la primera computadora cuántica real llamada Q-Wave One, en diez millones de dólares a la Loockhead Martin. Necesita estar lo más cerca del cero absoluto (-273 º C) para ser estable.
2012
IBM anuncia que en 10 o 12 años será posible que la computación cuántica llegue a los hogares y las empresas gracias al chip que han creado y que resulta, según ellos, de una gran estabilidad.
2013
Sale al mercado con gran expectativa la D-Wave Two, de 439 qubits y según los anuncios quinientas mil veces más poderosa que su antecesora, que ya contaba con un rendimiento cuatro mil veces superior al mejor procesador de la época. No tuvo los resultados esperados.
2014
Google adquiere su primer D-Wave, que aunque sigue teniendo la dificultad del frío extremo para que los superconductores funcionen, es la primera computadora cuántica comercial.
2015
El equipo de investigadores de Atature ha conseguido demostrar algo se conocía de manera “teórica” pero que hasta ahora era imposible de “ver”: que es posible “estrujar” los fotones (partículas que componen la luz) mediante una computadora cuántica de un átomo artificial.
En resumen, las computadoras cuánticas se presentan como un avance sin precedentes a futuro. Y si bien al parecer los científicos van en la buena senda, la incógnita es saber si lograrán que estos nuevos ordenadores sean accesibles, funcionales y masivos.

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