Ya tenemos el primer procesador cuántico

publicado el 05 de julio de 2009 en «Milenio Diario»
columna: «se descubrió que...»

 

Pues ya está aquí, ya llegó. Todavía es rudimentario, pero un equipo de la Universidad Yale ha creado el primer procesador cuántico. ¿Qué es eso? Los procesadores de nuestras computadoras están basados en un lenguaje binario constituido por "0" ó "1". Nos comunicamos con ellas en ese lenguaje, llamado binario porque sólo consta de dos expresiones. En cada minúsculo transistor se expresa el 0 como "apagado", el 1 como "encendido". A eso llamamos un bit. En inglés, bit es pizca. Así pues, la mínima pizca de información es el bit: encendido o apagado.

Con tan elemental lenguaje les decimos a nuestras compus que nos pongan en pantalla una hoja de diseño, un cierto matiz de azul en tal figura, una hoja para texto o que resuelvan un conjunto de ecuaciones diferenciales. Lo podemos hacer porque la velocidad a la que los transistores de un chip leen las series 00010100 11000011 11… es inmensa. A eso se refieren los vendedores hábiles e informados cuando nos hacen comprar una nueva Mac. ¿Se acuerdan de cuando los que escribimos rápido "pasmábamos" la compu porque se quedaba atorada en una letra? Ya no ocurre jamás porque las velocidades de los procesadores han aumentado, para decirlo en términos técnicos, un demonial.

Ahora viene la parte complicada. Pero recuerde la famosa expresión de Niels Bohr allá por 1930, cuando estaba recién nacida la física cuántica o física de lo más pequeño. Dijo: "Si usted no se marea con la mecánica cuántica… es que no ha entendido". O sea, es horrible.

Bien. Resultó que a las profundidades del átomo las cosas no son como por acá arriba y las unidades mínimas de materia y de energía, electrón, fotón, quark, pueden comportarse como partículas o como ondas, como canicas que rebotan o como olas de agua. A eso se le conoce como "superposición de estados". Un electrón no observado está en la superposición "soy partícula y soy onda".

La computación cuántica se propone emplear esa superposición de estados y que todo bit sea a la vez 0 y también 1. Entonces, en cada puerto de transistor tengo a la vez apagado y encendido. Eso multiplica por miles de millones la capacidad del lenguaje binario. Como llamamos quantum al mínimo de materia o energía, se acuñó qubit para ese "0 y 1", que es ambas cosas. El problema con el mundo cuántico es que se vuelve sensato: en cuanto lo observamos un electrón es sólo partícula. Entonces, la superposición del qubit también desaparece. Los físicos dicen que "se colapsa la función de onda" de ese electrón. El estado de mi transistor se colapsa a "encendido o apagado", una de dos, como dirían sensatamente Aristóteles o Newton.

El equipo de Yale logró superar ése, el mayor problema para la computación cuántica: el colapso. "Nuestro procesador puede realizar sólo unas pocas tareas cuánticas simples, que han sido demostradas antes con núcleos, átomos y fotones. Pero ésta es la primera vez que se logran en un aparato electrónico que parece y se siente mucho más como un microprocesador común", dice Robert Schoelkopf.

Trabajando con un equipo de físicos teóricos conducido por Steven Girvin creó qubits hechos cada uno de mil millones de átomos de aluminio que actúan como si fueran un solo átomo y pueden estar en dos diferentes estados de energía al mismo tiempo, en superposición de estados. Esos estados son mi 0 y 1 de una computadora, pero aquí el estado cuántico permite que sean, a la vez, 0 y también 1. La superposición produce una inmensa capacidad de almacenamiento y de procesamiento de información.

"Por ejemplo, imagine que tiene usted cuatro números telefónicos, entre los que está el de un amigo, pero no sabe cuál es. Tendría que usted que ensayar cada uno para dar con el buscado. Un procesador cuántico puede hallar el número correcto en un solo intento". Este ejemplo es algo bobo, imagine mejor que usted tuviera una tarjeta de cajero automático: un procesador cuántico encontraría el NIP a la primera. Sólo quedaría rogar que la tarjeta perteneciera a Carlos Slim.

Este tipo de computaciones, si bien sencillas, no había sido posible conseguirlas con procesadores de estado sólido basados en el qubit porque los científicos no lograban que esa superposición de estados, 0 y 1, durara lo bastante para un proceso. Los primeros qubits, de hace una década, mantenían sus estados cuánticos por cerca de un nanosegundo. El equipo de Yale consiguió mantener sus estados cuánticos por un milisegundo. Esto, que parece poco, es mil veces más tiempo.

"Aún estamos lejos de construir una computadora cuántica, pero éste es un gran paso adelante."

Mientras tanto, nuestras universidades públicas se debaten en lograr que los estudiantes presenten exámenes y los trabajadores trabajen. Otro tren que se nos va mientras la grilla se pelea el presupuesto. Nos lo tenemos bien merecido. Contacto en Yale: Suzanne Taylor Muzzin.