octubre 28, 2021

Inteligencia Colectiva, lo último: Computadoras cuánticas

Inteligencia Colectiva, lo último: Computadoras cuánticas

 

Cuauhtémoc Valdiosera*

La tecnología cuántica entra en total contradicción con lo que el sentido común nos dice sobre el funcionamiento de las cosas. Estas curiosidades cuánticas, contrarias a la lógica, han recibido, por lo mismo escasa atención de parte del público, pero eso no seguirá por mucho tiempo. Según ciertas estimaciones, en las primeras décadas de este milenio la mayoría de los físicos de todo el mundo trabajará en algún aspecto de la tecnología cuántica.

No es de extrañar, por tanto, que a mediados de los años noventa varias empresas comenzaran a llevar a cabo investigaciones cuánticas. Fujitsu Quantum Devices se creó en 1991. IBM formó un equipo de investigación cuántica en 1993, bajo la supervisión de Charles Bennett, uno de los precursores en la materia. ATT y otras compañías siguieron pronto sus pasos, al igual que muchos otros centros universitarios.

Planteado originalmente como una posibilidad por el célebre físico Richard Feynmann -el mismo genio que previó los desarrollos nanotecnológicos- en un artículo publicado en 1981. Feynmann se preguntaba hasta donde podría reducirse el tamaño de las computadoras. Cuando éstas alcanzaran el tamaño de los átomos razonaba, responderían a un conjunto totalmente nuevo de leyes completamente ajenas a la experiencia corriente.

La solución de Feynmann fue sencilla: ¿porqué no utilizar una computadora cuántica para resolver problemas cuánticos? sus ideas tomaron finalmente una forma concreta en un ensayo de David Deutch, de la Universidad de Oxford en 1985. Deutch se dio cuenta de que los procesos cuánticos son como gigantescas máquinas sumadoras.

La única diferencia es que las computadoras cuánticas manejan regularmente cantidades casi infinitas en un abrir y cerrar de ojos.

 

En 1994 se produjo una gran expectación

Cuando Peter Shor de los laboratorios AT&T, logró un importante avance en la informática cuántica al demostrar que sí se podía construir una computadora cuántica, ésta podría descomponer rápidamente en factores cualquier número sin importar su longitud.

Así una computadora cuántica tendría una repercusión inmediata en el mundo del comercio, la investigación y la milicia, pues al poder realizar cálculos mucho más complejos y a mayor velocidad que las computadoras actuales sus aplicaciones serían muy útiles en el campo de la criptografía y en la solución de problemas complejos hoy irresolubles. Para situar esto en perspectiva, pensemos que fueron necesarios ocho meses para que 1,600 computadoras de todo el mundo conectados a través de Internet descompusieran en factores un número de 129 dígitos.

Esta batería de computadoras tardaría sin embargo siglos en descomponer en factores un número de 250 dígitos; si se pusiera por escrito, el razonamiento requeriría un 10 elevado a la potencia 500 en líneas de papel. Para hacerse una idea de la magnitud de éste monstruosa cantidad, pensemos nada más que en el universo visible sólo hay un total de átomos equivalente a un 10 elevado a la potencia 80.

En principio una computadora cuántica sería un dispositivo sencillo. Normalmente una máquina de Turing procesa una serie de bits, dados por 1 ó un 0, escritos en una cinta. Una computadora cuántica sustituye esta cinta por una secuencia de átomos.

Supongamos que los átomos de una serie giran como trompos, dispuestos en tal forma que el eje de rotación puede apuntar en la dirección “arriba” o “abajo”.

Los científicos dicen que el átomo puede estar en dos estados, o bien rotando arriba o bien rotando abajo. Esto nos da un cómodo código binario 0= abajo y 1= arriba. Este tipo de bit se llama qubit.

 

El centro de la información cuántica reside en estos qbits

Que son muy diferentes a los bits. En una máquina de Turing, un bit es 1 o es 0. No hay nada entre el 1 y el 0. En una computadora cuántica, en cambio el giro de un átomo no está realmente bien definido, pero puede existir realmente como la suma de una rotación hacia arriba y una rotación hacia abajo.

Así pues, un qbit es ni 1 ni 0, sino una superposición de ambos simultáneamente. Esta extraña característica, implica que un qbit puede existir simultáneamente en ésa tierra de nadie entre el 1 y el 0, significando que una computadora cuántica puede realizar operaciones infinitamente más complejas que una máquina de Turing tradicional.

La pregunta sería: ¿Si son mucho más potentes que los supercomputadores actuales, y si pueden descifrar códigos por valor de cientos de millones de dólares ¿porqué no se ha puesto en marcha un programa intensivo para construirlos?

Una de las causas principales ha sido el problema de que la menor impureza o contaminación procedente del mundo exterior podría alterarlo. El computador cuántico deberá de ser aislado de todas las posibles interacciones con el mundo exterior, una tarea sumamente difícil. En principio, incluso un solo rayo cósmico que atravesara el computador cuántico podría interferir en el número infinito de cálculos que realiza.

El progreso en ésta dirección es lento, pero se está acelerando. David Deutch había comentado hace ya 5 años que “ el avance tecnológico en ésta área me ha dejado atónito en los últimos años. Cuando la gente me hacia esta pregunta hace 3 o 4 años, solía decir que era una cuestión de siglos. Ahora soy mucho más optimista”.

En un futuro no tan lejano, la gente quizá pueda realizar cálculos plenamente cuánticos. Fabricar aparatos con unos cuantos átomos, como el caso de la computadora cuántica desarrollada por IBM no es ya tan difícil; pero construirlos con los 50 o más átomos que se necesita para resolver problemas complejos parece una tarea casi imposible.

Pero ¿Qué ocurriría si en vez de una computadora con 50 qbitios fuera posible conectar cinco procesadores que contuvieran 10 de éstas unidades cuánticas?. Es allí donde interviene gente como Jeff Kimble y su proyecto de una red cuántica, lo que permite prever que un futuro no muy lejano estaremos hablando de una Internet cuántica muy poderosa.

*Estudioso del fenómeno de la inteligencia Colectiva. Artista digital. Periodista tecnológico y analista geopolítico. Cuenta con una larga experiencia en el campo de la administración del conocimiento, la comunicación organizacional y el análisis geopolítico. Actualmente es el Director Ejecutivo del Centro de Estudios para el Desarrollo de la Inteligencia Colectiva ( CEDIC A.C.). E-mail: [email protected]

 

Foto: Pete Linforth en Pixabay

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