El procesador cuántico está a la vista

publicado el 17 de julio de 2011 en «Milenio Diario»
columna: «se descubrió que...»

 

A riesgo de aburrir lectores, para comprender el salto que ha dado en esta semana la carrera hacia la computadora cuántica, es necesario resumir puntos tratados de manera más amplia otros domingos. Puede usted no leer del 1 al 3:

1. La comunicación con nuestras computadoras se da en lenguaje binario: 0 (cero) o 1. Cada dígito de estos dos es un bit de información: el mínimo posible, sí o no. El 1 se expresa como paso de electricidad en un transistor, el 0 como ausencia. Un octeto de bits hace un byte. Los forman todos los posibles arreglos de ceros y unos, en 8 posiciones.

2. En el mundo subatómico ocurre algo inimaginable: superposición de estados. Antes de una observación, un electrón está en varias posiciones a la vez, con diversa probabilidad. Puede estar pasando por un puente de transistor y, a la vez, estar no pasando. Así tenemos 1 y 0 simultáneos. Cada byte se multiplica por un número enorme de posibilidades. Ese estado simultáneo, bit cuántico, se denomina qubit.

3. Hay otro fenómeno que causó la ruptura definitiva de Einstein con la cuántica: lo que en inglés se llama entanglement: enlace, entrelace. Sostiene que dos partículas creadas de forma simultánea se siguen comportando como una sola, aunque estén alejadas por años luz. Ese absurdo fue prueba de que la física cuántica en algún momento había perdido la brújula. Se llamó paradoja EPR (Einstein, Podolsky, Rosen). En 1983 Alain Aspect probó que la paradoja ocurría: la extravagancia EPR venía de la naturaleza.

Un ejemplo cotidiano sería: dos personas arrojan una moneda y descubren que siempre que una obtiene cara la otra, sin duda, es cruz y viceversa... Eso, absurdo porque las monedas no pueden comunicarse, es lo que predice la cuántica, alejó a Einstein de su propia criatura y Aspect en París probó que ocurre. Y es la base de la computación cuántica que avanza a grandes saltos. Acaba de dar otro.

El problema práctico es el siguiente: una partícula pierde su superposición de estados con una observación o cualquier otra alteración del medio. Al entanglement le ocurre lo mismo: es frágil y desaparece.

Al unir la superposición de estados (0 y 1 a la vez) con el entrelace se obtiene un procesador que resolvería en segundos lo que hoy tomaría años a las más potentes supercomputadoras. En otras ocasiones hemos visto cómo los físicos han logrado sostener la superposición de estados y el entrelace por tiempo suficiente para realizar breves operaciones.

La novedad publicada hace días en los Physical Review Letters parece haber resuelto lo necesario para un procesador cuántico. El equipo de Olivier Pfister, en la Universidad de Virginia, logró crear un gran número de qubits entrelazados, algo llamado Qmode, al que no encuentro más traducción que Qmodo. El equipo empleó lásers para conseguir 15 grupos de cuatro Qmodos cada uno. Así tuvieron 60 Qmodos. Cada Qmodo con un color definido de forma muy precisa.

Un láser es eso: un haz de luz con gran pureza, luz coherente porque está en fase (entre dos puntos cualesquiera del rayo hay idéntica longitud y frecuencia). El término viene de las siglas en inglés para Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation: l.a.s.e.r). El equipo consiguió mediciones exactas del número de cuantos de luz (fotones): "Con este resultado, esperamos avanzar de una multitud de pequeños procesadores cuánticos a un masivo procesador cuántico entrelazado, prerrequisito para cualquier computadora cuántica", dice Pfister.

Las dificultades matemáticas que deberán ser resueltas son del tipo que una computadora cuántica manejaría sin problema: es como desear la gallina cuando aún no se tiene el huevo. Pero se pueden resolver por medio de computación clásica. "Esto tendrá enormes implicaciones sociales, como volver obsoletos todos los actuales sistemas para encriptar datos, e implicaciones científicas de primer orden al abrir asombrosas posibilidades de cálculos para sistemas de extrema dificultad, tales como los sistemas de moléculas biológicas", dice Pfister.

Para dar una idea del cambio en la vida cotidiana, pensemos en nuestras claves para cajero automático: no podemos hacer más de tres intentos erróneos precisamente porque, si nos dieran un día entero, podríamos probar todas las combinaciones posibles con cuatro números. Las claves militares e interbancarias se crean pensando en una dificultad que exija cien años o más con nuestras actuales supercomputadoras para ser resuelta. Todas serían ya obsoletas.

"La computación cuántica", señala Pfister, "puede ser resumida en términos de procesamientos de qubits; computación basada en sistemas de un único elemento, tales como átomos o bien ondas de luz monocromática (láser) como unidades de memoria".

Imprimido, impreso: "Sus impresos no los he imprimido, se los tengo mañana". El verbo va con el participio regular: imprimido. Lo estamos perdiendo, perder es empobrecer.

Maravillas y misterios de la física cuántica, Cal y Arena 2010.

 

la talacha fue realizada por: eltemibledani
 

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