¿Qué es la computación cuántica?

La potencia informática está alcanzando un momento de crisis. Si continúa el avance experimentado desde que se empezó a utilizar ordenadores, entonces en 2040 no tendremos capacidad para alimentar a todas las máquinas del mundo. A menos que seamos capaces de controlar la computación cuántica…

Los ordenadores cuánticos prometen más velocidad y seguridad frente a las máquinas convencionales. Hace ya décadas que los científicos están trabajando para crear computadoras cuánticas. Pero, ¿qué es la informática cuántica y qué es lo que se ha logrado hasta ahora?

Computación cuántica

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Computación cuántica

 

¿Qué es la informática cuántica?

La informática cuántica se diferencia de la clásica en un aspecto fundamental: la manera en la que se archiva la información. La tecnología cuántica se aprovecha de una de las más extrañas propiedades de la mecánica cuántica, algo llamado superposición. Significa que una “unidad” puede almacenar mucha más información que un ordenador clásico similar.

En la informática la información se guarda en bits en forma de 1 o 0, de la misma manera que un interruptor de la luz está encendido o apagado. En cambio, en la computación cuántica la unidad de información puede ser 1 o 0 o una superposición de los dos estados.

Piensa en una esfera con un 1 escrito en el polo norte y un 0 en el sur. Un bit clásico puede estar en uno de los polos pero un bit cuántico (llamado qubit) puede estar en cualquier punto de la esfera.

Computación cuántica

Los bits cuánticos pueden estar ‘encendidos’ y ‘apagados’ al mismo tiempo. Lo que proporciona unas prestaciones insospechadas que permiten almacenar la información y procesarla de manera más eficiente”, dijo el Dr. Kuei-Lin Chiu, que investiga la mecánica cuántica en el Instituto de Tecnología de Massachusetts.

La capacidad para almacenar información es mucho mayor en una unidad lo que significa que la informática cuántica tiene el potencial de ser más rápida y emplear menos energía que los ordenadores que usamos en la actualidad. Pero, ¿por qué es tan difícil de conseguir?

Haciendo qubits

Qubits son la columna vertebral de un ordenador cuántico. Son difíciles de hacer e incluso más difíciles de controlar. Los científicos tienen que lograr que actúen de manera específica para que funcionen en una computadora cuántica.

Los investigadores han intentado usar materiales semiconductores, iones cogidos en trampas de iones o átomos neutros, además de moléculas de diferente complejidad. Pero sigue siendo muy difícil que conserven información cuántica durante mucho tiempo.

Hace poco científicos del MIT han diseñado una nueva estrategia usando un ramillete de moléculas simples hechas a partir de dos átomos que funcionan como qubits. “Estamos usando moléculas ultra frías como ‘qubits’. Hace mucho tiempo que se piensa que las moléculas pueden transportar información cuántica de manera mucho más eficiente que otros sistemas como átomos, iones, superconductores, etc. Aquí demostramos por primera vez que se puede almacenar información cuántica durante largos periodos de tiempo en un gas de moléculas ultra frías. Por supuesto, una eventual computadora cuántica tendría que hacer también cálculos. Por ejemplo lograr que los qubits interaccionasen entre ellos para hacer las llamadas ‘puertas’. Primero habrá que demostrar que es posible almacenar información cuántica y eso es lo que hemos hecho”, aseguró el profesor Martin Zwierlein.

Los qubits creados fueron capaces de mantener la información cuántica durante más tiempo del logrado hasta ahora, aunque no pasó de un segundo. Puede que no parezca mucho pero es “el tiempo es unas mil veces más que en experimentos previos”, explicó Zwierlein.

Más allá de los qubits

Sin embargo, no sólo se trata de qubits. Los científicos también tienen que decidir de qué hacer los chips de la computadora cuántica. En sus investigaciones Chiu descubrió que láminas de material ultra fino podían servir como base para el chip de un ordenador cuántico. “Lo interesante sobre este estudio es cómo elegimos el material correcto, descubrir sus propiedades únicas y usar sus ventajas para construir un qubit apropiado”, dijo Chiu.

Computación cuántica

 

La Ley Moore dice que la densidad de los chips de silicio se dobla aproximadamente cada 18 meses. Sin embargo, esta progresiva disminución de los transistores llegará a un punto en el que la mecánica cuántica jugará un papel importante”, añadió Chiu.

La Ley de Moore es un término informático que desarrolló en 1970 Gordon Moore (cofundador de Intel). Afirma que el poder de procesamiento de los ordenadores se dobla cada dos años. Como dice Chiu, la densidad de los chips se reduce, un problema que podría ser resuelto con la computación cuántica.

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