Una computadora cuántica ya hizo cálculos

publicado el 17 de enero de 2010 en «Milenio Diario»
columna: «se descubrio que...»

 

Se nos está yendo oootro tren porque seguimos discutiendo trivialidades: que si es un orgullo ser el único país, además de la hambrienta Corea del Norte, que prohíbe la inversión privada en las áreas de energía; que si es traición a la Patria hacer, como Brasil, alianzas con grandes capitales para la exploración y explotación del petróleo y el gas que tenemos muy bien guardado bajo el Golfo; que si hacemos una reforma fiscal simplificadora y generalizada para que pague más quien más consuma...

Mientras tanto, nuestras universidades públicas siguen lanzando horneadas de jóvenes que van al desempleo seguro por causa de las muchas "conquistas" de sucesivos "movimientos": pase automático, cero rigor en los exámenes (porque no se le puede exigir a quien no desayuna, dijo el rector de la UNAM), cero rigor en la evaluación de maestros, cero exigencias, cero físicos, ingenieros aprobados por caridad. Y la tecnología de punta de esta década estará basada en la física cuántica. Anuncia la Universidad de Harvard: "Una computadora cuántica calculó la energía exacta del hidrógeno molecular".

El lenguaje de nuestra computadora está basado en largas series de ceros y unos. Es un lenguaje binario que se expresa muy sencillamente en cada transistor de un chip: si pasa electricidad, nuestra Mac lee eso como un número 1, si no pasa es 0. Es un bit, con i: la mínima unidad de información por computar.

Pero la física que nació en el siglo XX con el concepto de quantum propuesto por Planck, llegó antes de cumplir los 30 años a descubrimientos que van contra el sentido común y la intuición. En el mundo subatómico hay superposición de estados mientras no se realice una observación: un electrón es onda y es partícula, a la vez cruza un puerto y no lo cruza. Eso se lee como 1 y 0 simultáneos, es un bit cuántico o qubit. La capacidad de computación se multiplica millares de veces.

Un byte lo define la sucesión de ocho bits (0 ó 1). Tarea: calcular las permutaciones de un byte... y las de un qubyte...

"Uno de los más importantes problemas de muchos químicos teóricos es cómo ejecutar simulaciones exactas de sistemas químicos", dice el autor de la nota, Alán Aspuru-Guzik. "Esta es la primera vez que una computadora cuántica se construye para proveer estos precisos cálculos".

El mayor problema en la construcción de tales computadoras es la fragilidad de la superposición de estados: un electrón se encuentra en esa forma de existencia sólo mientras no se realice una observación ni haya alteración alguna del medio. Se había logrado sostener el estado cuántico por fracciones de segundo tan breves que no permitían continuar el proceso de computación: los físicos dicen que "se colapsa" en un estado clásico, no cuántico: hay un 0 o hay un 1.

Este trabajo fue logrado con la participación del equipo de Harvard y otro de físicos experimentales conducido por Andrew White en la Universidad de Queensland, Australia. El equipo de Harvard coordinó el diseño del experimento y cálculos clave, mientras que los australianos ensamblaron la "computadora" física y corrieron los experimentos. "Nosotros fuimos los chicos del software y ellos los chicos del hardware", dice Aspuru-Guzik al respecto de ambos equipos.

¡Los australianos! ¿No era esa isla casi despoblada una colonia penal de Inglaterra cuando México, todavía como Nueva España, se enorgullecía de su Real y Pontificia Universidad, de científicos e investigadores informados en física y química de última generación en el siglo XVIII?

Las supercomputadoras ya pueden ejecutar simulaciones aproximadas de sistemas moleculares sencillos, pero el incremento de tamaño en el sistema resulta en incremento exponencial del tiempo de computación. "Si simulas algo mayor a cuatro o cinco átomos, por ejemplo una reacción química, o hasta una molécula moderadamente compleja, el problema se vuelve intratable muy pronto", dice James Whitfield. La cuántica, empleando la superposición de estados, logra resolver problemas que exigirían centenares de años a las más veloces computadoras de hoy día.

Los equipos usaron otra maravilla del mundo cuántico: el enlace. Cuando se producen dos partículas de forma simultánea, quedan enlazadas, así las separe una galaxia, de tal forma que al modificar una la otra toma el valor inverso. Es tan contrario al sentido común y a la física clásica y aún la relativista que llevó a Einstein a romper con la cuántica y renegar de su hija. Los equipos emplearon eso, el enlace cuántico, para producir dos fotones, la unidad de luz, enlazados, y con la información codificada en ellos condujeron las simulaciones de su molécula de hidrógeno.

Con ese mismo sistema se pueden romper todas las claves usadas en la Internet, incluidas las más sofisticadas claves bancarias... Sigan en Babia, diputadetes y rectores universitarios.

Contacto: Steve Bradt.