La computadora cuántica, el santo grial de la informática, está a un paso de ser construida
04/02/2017 - 08:57:23
BBC.- Las computadoras cu�nticas prometen revolucionar la tecnolog�a inform�tica empleando la mec�nica cu�ntica para procesar y resolver problemas millones de veces m�s r�pido que los dispositivos actuales. Pero su complejidad significa que s�lo existen como peque�os prototipos de laboratorio.
Hasta ahora.
Un grupo internacional de f�sicos de la Universidad de Sussex, en Reino Unido, public� los primeros planos para la construcci�n de una computadora cu�ntica modular de gran escala con un extraordinario poder de procesamiento.
El desarrollo podr�a conducir a la elaboraci�n de nuevos medicamentos cruciales para la vida, ayudar a resolver insondables problemas cient�ficos y ahondar en los misterios del universo.
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"Hemos producido planos de construcci�n, un verdadero proyecto para hacer una computadora cu�ntica a gran escala", dijo a la BBC Winfired Hensinger, profesor de al Universidad de Sussex.
El primer paso es la construcci�n de un dispositivo a peque�a escala, con toda la tecnolog�a relevante a una computadora cu�ntica, que se llevar� a cabo en la universidad dentro de dos a�os, explic� Hensinger.
Luego buscar�n socios comerciales para armar una computadora cu�ntica a gran escala, lo que tomar� por lo menos unos diez a�os por su costo y gran tama�o.
"Va a ser inmensa, posiblemente ocupar� todo un edificio", revel� el f�sico. "Construir una computadora cu�ntica es algo muy dif�cil pues est� en la frontera de la tecnolog�a pero podemos decir que tenemos un plan de construcci�n realista".
�C�mo funciona?
El sistema hace uso de la mec�nica cu�ntica. Es un concepto de la f�sica que establece que las cosas pueden estar en dos lugares al mismo tiempo.
"Es algo que no se ve con frecuencia pero en el laboratorio podemos hacer que un �tomo est� de dos lugares diferentes al mismo tiempo", explic� Hensinger.
En una computadora "cl�sica" la unidad de informaci�n se llama "bit", que puede tener el valor de 1 o 0. Su equivalente cu�ntico opera con "qubits" o bits cu�nticos, lo que quiere decir que pueden tener toda la combinaci�n de valores: 0 0, 0 1, 1 0 y 1 1 al mismo tiempo.
Este fen�meno abre el camino para hacer c�lculos m�ltiples simult�neamente. En lugar de hacer un c�lculo de progresi�n l�gica, como en una computadora binaria est�ndar -donde las respuestas son s� o no, o encendido o apagado- el sistema cu�ntico hace todos los c�lculos al mismo tiempo y entrega la informaci�n instant�neamente.
El proceso puedes ser "muy interesante o muy enloquecedor", confiesa Hensinger.
�Pueden las computadoras cu�nticas llevarnos al oscurantismo digital?
Los qubits necesitan ser sincronizados utilizando un efecto cu�ntico conocido como enredo o entrelazamiento cu�ntico. Algo que Albert Einstein llam� "acci�n miedosa a la distancia".
Sin embargo, los cient�ficos han tenido problemas construyendo dispositivos de m�s de 10 o 15 qubits. Las m�quinas sufren de un tipo de falla llamada "decoherencia", donde los qubits pierden su ambig�edad y se convierten en unidades sencillas de 1 y 0, un obst�culo t�cnico en la construcci�n pr�ctica de las computadoras cu�nticas.
"Nuestro concepto incluye un m�todo para corregir estos errores, permitiendo la posibilidad de construir un dispositivo de gran escala", se�ala el profesor Hensinger.
El cient�fico de la Universidad de Sussex lider� un equipo internacional con colegas de Google, la Universidad Aarhus de Dinamarca, el instituto de investigaci�n Riken en Jap�n, y la Universidad de Siegen en Alemania.
Millones de bits cu�nticos
"Si uno se remonta a la �poca de las primeras computadoras, estas empezaron con decenas de bits. Ese es el estado en que se encuentra el campo de computaci�n cu�ntica ahora", dice Winfried Hensinger.
"Para algunas de las aplicaciones m�s emocionantes, como la invenci�n de nuevos medicamentos o el entendimiento de la misma estructura de la realidad, el entendimiento del universo, el dise�o de nuevos materiales, en lugar de 10 o 15 bits cu�nticos, necesito muchos m�s, tal vez hasta 10 mil millones de bits cu�nticos"".
El punto de partida de los investigadores fue �c�mo construir una computadora cu�ntica a gran escala utilizando la tecnolog�a existente.
Su respuesta fue basarse en una variedad de m�todos de ciencia aplicada para ensamblar el plano para una computadora cu�ntica "universal", una que pudiera abordar un elaborado surtido de problemas complejos.
El plano utiliza �tomos cargados, o iones, que son capturados para funcionar como qubits. Este m�todo permite a la computadora operar a temperatura ambiental, contrario al modelo de superconductores, que requiere que todo el sistema se refrigere a muy bajas temperaturas.
Las compuertas l�gicas son la base de los circuitos que se utilizan para realizar la computaciones en esta computadora cu�ntica.
Una manera de lograrlo es con l�seres, lo que implicar�a alinear un rayo l�ser individual sobre cada i�n, una perspectiva extremadamente dif�cil cuando se trata de una gran n�mero de qubits.
As� que la nueva propuesta utiliza microondas y la aplicaci�n de voltajes para operar las compuertas l�gicas.
Adem�s, otros dise�os modulares han propuesto el uso de fibras �pticas para conectar cada m�dulo de computadora y codificar la informaci�n cu�ntica.
No obstante, esta soluci�n es m�s lenta y mucho m�s complicada de los que los cient�ficos buscan, as� que est�n abogando por el uso de campos el�ctricos para empujar los iones de un m�dulo a otro.
"Un dise�o modular es absolutamente cr�tico para tener una computadora cu�ntica con un poder de procesamiento realmente fenomenal", indic� el profesor Hensinger.
El pr�ximo paso es la construcci�n de un prototipo de computadora cu�ntica basada en este dise�o, en la Universidad de Sussex.
"En el lapso de dos a�os pensamos que tendremos completo el prototipo que incorpore toda la tecnolog�a que afirmamos en los planos", asegur� Hensinger.
"Esto ya no es un estudio acad�mico, de veras tiene toda la ingenier�a requerida para construir este tipo de dispositivo".
El dispositivo costar� entre US$1,5 y US$2,5 millones para construir. Pero el profesor Hensinger estima que una m�quina pr�ctica para el mundo real costar� decenas de millones y tomar� mucho m�s tiempo en terminar.
Sin embargo, augur�: "La vida cambiar� completamente. Podremos hacer ciertas cosas que ni siquiera hab�amos so�ado".
