Computadoras de átomos

En un futuro cercano no sólo se hablará de PC cuánticas, sino incluso de una veloz y poderosa int
Cuauhtémoc Valdiosera

La tecnología cuántica entra en total contradicción con lo que el sentido común nos dice sobre el funcionamiento de las cosas. Richard Feynmann –el célebre físico que también previó los desarrollos nanotecnológicos– lo planteó como una posibilidad en 1981. Se preguntaba hasta dónde podría reducirse el tamaño de las computadoras. Creía que cuando éstas alcanzaran el tamaño de los átomos responderían a un conjunto nuevo de leyes completamente ajenas a la experiencia corriente.

- La solución de Feynmann fue sencilla: ¿Por qué 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.

- A mediados de los 90 varias empresas comenzaron 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. No obstante, 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, ya que 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.

- Este mismo arsenal de computadoras tardaría siglos en descomponer un número de 250 dígitos… si se pusiera por escrito, este razonamiento requeriría un 10 elevado a la potencia 500 en líneas de papel. Para hacer más clara la idea, piense que en el universo visible hay un total de átomos equivalente a un 10 elevando a la potencia 80.

- En principio una computadora cuántica sería un dispositivo sencillo. Una computadora tradicional procesa una serie de bits (basado en un código de 0 y 1) escritos en un disco duro. Una computadora cuántica sustituye esta cinta o disco por una secuencia de átomos. Supongamos que los átomos de una serie giran como trompos y su eje de rotación apunta a ‘arriba’ o ‘abajo’. Justo esto es lo que aseguran los científicos, que los átomos pueden estar en dos estados: rotando hacia arriba o hacia abajo. Esto bien podríamos traducirlo al código binario en donde ‘abajo’ sea equivalente a 0 y ‘arriba’ a 1. Este tipo de bit se llama qbit. No obstante, estos qbits son muy diferentes a los bits que son 0 ó 1. En una computadora cuántica, en cambio, el giro de un átomo no está realmente bien definido, pero puede existir en realidad como la suma de una rotación hacia arriba y una rotación hacia abajo.

- Así pues, un qbit no es ni 1 ni 0, sino una superposición de ambos simultáneamente. Esta extraña característica implica que un qbit pueda existir simultáneamente entre el 1 y el 0, significando que una computadora cuántica puede realizar operaciones infinitamente más complejas que una computadora tradicional. La pregunta sería: Si son más potentes que los supercomputadores actuales y si pueden descifrar códigos por valor de cientos de millones de dólares ¿por qué no se ha puesto en marcha un programa intensivo para construirlas? Una de las causas principales ha sido el problema de que la menor impureza o contaminación procedente del mundo exterior podría alterar el proceso.

- El computador cuántico deberá aislarse de todas las posibles interacciones con el mundo exterior, una tarea sumamente difícil. En principio, incluso un solo rayo cósmico que atravesara el computador podría interferir en el número infinito de cálculos que realiza. El progreso en esta dirección es lento, pero se está acelerando.

- David Deutch había comentado hace ya cinco años: “El avance tecnológico en esta área me ha dejado atónito en los últimos años. Cuando la gente me hacía esta misma pregunta hace tres o cuatro años solía decir que era una cuestión de siglos. Ahora soy mucho más optimista”.

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- 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 que ya no es tan difícil; pero construirlos con los 50 ó 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 estas 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.

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