Computación cuántica con... ADN

publicado el 07 de agosto de 2011 en «Milenio Diario»
columna: «se descubrió que...»

 

Las universidades públicas no sólo deben ser gratuitas, sino rigurosas en su selección de estudiantes y añadir el incentivo de becas de sostenimiento para promover las carreras que, poco buscadas, se traducen en ciencia, tecnología, industria, desarrollo, empleos en nuevas áreas industriales y en consecuencia bienestar. Brasil está ofreciendo 100 mil becas en tales áreas para sus estudiantes interesados en física, ingenierías y matemáticas. Fue también el camino de la India y China. Lo tenemos en las narices, pero tenemos narices de burro.

La revolución cuántica tiene varios avisos por semana. No los publico porque sería tedioso. Pero va uno importante:

Xiao-Qi Zhou y sus colegas en la Universidad de Queensland, Australia, han mostrado una técnica para superar el mayor obstáculo en la construcción de una computadora cuántica, (la que emplea para procesar información qubits en vez de bits -véanse artículos anteriores). Esto es, un lenguaje en el que la información no venga en hileras de ceros o unos, sino ceros que a la vez son unos: la superposición de estados del mundo subatómico.

En las computadoras convencionales se construyen algoritmos para un cierto número de operaciones lógicas. Un algoritmo no es sino una receta paso a paso para ejecutar una operación. Todo manual de instrucciones es un algoritmo: No veo nada en la cámara... 1) ¿La lente está cubierta? Sí... destápela. No... vea si la encendió, 2) etc. El nombre nos viene del matemático que ilustraba la portada del álgebra de Baldor, para secundaria: Al Juarismí.

Los algoritmos computacionales producen nuestros programas, ya sean Word para escribir esto o PhotoShop para lograr una foto donde estamos abrazando a James Dean. O los muy complejos, como el empleado para buscar señales estelares captadas por radiotelescopios y analizadas con millones de computadoras personales de quienes estamos conectados al SETI (Search for ExtraTerrestrial Inteligence), entra como un salva-pantallas que, además, es bonito porque hace imágenes a colores de las funciones matemáticas que está empleando. Si no lo ha instalado, ayude a buscar a E. T. Se lo envían gratis: http://setiathome.berkeley.edu

Bien, esas operaciones lógicas son el corazón de los programas de computación. Si la capacidad de análisis en las próximas computadoras cuánticas se multiplica por millones, también la dificultad para diseñar los circuitos y los algoritmos cuánticos: el hard y el software. Lo usual es descomponer estas operaciones en un conjunto de puertos lógicos. Pero cuando se trata de circuitos cuánticos la dificultad se vuelve intratable. El gran logro del equipo australiano es haber encontrado la forma de reducir esa complejidad.

La nueva forma de aproximarse al problema, reportada en Nature Communications "podría ser el desarrollo más importante en la ciencia de la información cuántica en los próximos años", dice Jeremy O’Brien, director del Centre for Quantum Photonics. "Provee una notable reducción de la complejidad en los circuitos cuánticos: la más grande barrera para el desarrollo de algoritmos cuánticos más sofisticados, al momento exacto en que los primeros algoritmos cuánticos han sido ya demostrados".

Parece que nuestras autoridades académicas no ven el enorme impacto que sería estar al frente de investigaciones similares. Es más fácil organizar un concierto con Juan Grabiel o con Plácido Domingo. El futuro les cobrará y caro este gusto por TVNotitas.

"Adding control to arbitrary quantum operations" by Xiao-Qi Zhou, Timothy C. Ralph, Pruet Kalasuwan, Mian Zhang, Alberto Peruzzo, Benjamin P. Lanyon, Jeremy L. O’Brien in Nature Communications.

¿Y los alambres de la compu?

Con la famosa molécula ADN donde se repite nuestra información genética en cada célula de un ser vivo, sean humanos, renacuajos o algas, se han producido nanotubos de carbono para los necesarios alambres cuánticos. A ver: un metro tiene mil milímetros, un milímetro mil micras, y una micra mil nanómetros. Para dar una idea: si estiramos un metro mil kilómetros, el nanotubo tendrá apenas un milímetro de diámetro.

Un nanotubo de carbono tiene un nanómetro de diámetro, pero puede alcanzar millones de nanómetros de longitud. "Es como si usted tomara una hoja de carbono de un átomo de grosor y la enrollara como cilindro", dicen los autores en su nota del National Institute of Standards and Technology (NIST). El equipo seleccionó un segmento de ADN que tuviera alguna particular afinidad con el tipo de nanotubo deseado. "El nanotubo es como una llave que ajusta dentro de la estructura del ADN, como llave y cerradura, así tenemos un tipo de reconocimiento molecular".

Ésta es tecnología de punta hoy. Mientras tanto aquí discutimos si los maestros de primaria deben presentar exámenes de sumas y restas. El sindicato dice que no.

Contacto: Michael Baum, michael.baum@nist.gov. National Institute of Standards and Technology (NIST).

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

 

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