El poder de la computación está llegando a un punto crítico. Si continuamos siguiendo la tendencia vigente desde que se introdujeron las computadoras, para 2040, no tendremos la capacidad de alimentar todas las máquinas del mundo, a menos que podamos descifrar la computación cuántica.
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Las computadoras cuánticas prometen velocidades más rápidas y una seguridad más sólida que su contraparte clásica, y los científicos se han esforzado por crear una computadora cuántica durante décadas.
¿Qué es cuántica y cómo nos ayuda?
La computación cuántica se diferencia de la computación clásica en una forma fundamental: la forma en que se almacena la información. La computación cuántica aprovecha al máximo una extraña propiedad de la mecánica cuántica, llamada superposición. Significa que una 'unidad' puede contener mucha más información que el equivalente que se encuentra en la computación clásica.
La información se almacena en ' bits 'En el estado' 1 ' o ' 0 , 'Como un interruptor de luz que se enciende o apaga. Por el contrario, la computación cuántica puede incluir una unidad de información que puede ser ' 1 ,’ ‘ 0 , 'O un superposición de los dos estados .
Piense en una superposición como una esfera. ' 1 'Está escrito en el polo norte y' 0 'Está escrito en el sur: dos bits clásicos. Sin embargo, se puede encontrar un bit cuántico (o qubit) en cualquier lugar entre los polos.
Los bits cuánticos que pueden estar activados y desactivados al mismo tiempo, proporcionan un paradigma revolucionario de alto rendimiento donde la información se almacena y procesa de manera más eficiente, dijo el Dr. Kuei-Lin Chiu a Alphr en 2017. El Dr. Chiu fue investigador del comportamiento mecánico cuántico de materiales en el Instituto de Tecnología de Massachusetts.
La capacidad de almacenar una cantidad mucho mayor de información en una unidad significa que la computación cuántica puede ser más rápida y más eficiente desde el punto de vista energético que las computadoras que usamos hoy. Entonces, ¿por qué es tan difícil de lograr?
Haciendo qubits
Los qubits, la columna vertebral de una computadora cuántica, son difíciles de hacer y, una vez establecidos, son aún más difíciles de controlar. Los científicos deben hacer que interactúen de formas específicas que funcionarían en una computadora cuántica.
Los investigadores han intentado utilizar materiales superconductores, iones retenidos en trampas de iones, átomos neutros individuales y moléculas de diversa complejidad para construirlos. Sin embargo, hacerlos retener información cuántica durante mucho tiempo está resultando difícil.
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En una investigación reciente, los científicos del MIT idearon un nuevo enfoque, utilizando un grupo de moléculas simples hechas de solo dos átomos como qubits.
Estamos utilizando moléculas ultrafrías como 'qubits', dijo a Alphr en 2017 el profesor Martin Zwierlein, autor principal del artículo. Las moléculas se han propuesto durante mucho tiempo como portadores de información cuántica, con propiedades muy ventajosas sobre otros sistemas como átomos, iones, qubits superconductores. , etc. Aquí, mostramos por primera vez, que puede almacenar dicha información cuántica durante períodos prolongados en un gas de moléculas ultrafrías. Por supuesto, una eventual computadora cuántica también tendrá que hacer cálculos, por ejemplo, hacer que los qubits interactúen entre sí para realizar las llamadas puertas. Zwierlein continuó: Pero primero, debe demostrar que incluso puede retener información cuántica, y eso es lo que hemos hecho.
Los qubits creados en el MIT retuvieron la información cuántica durante más tiempo que los intentos anteriores, pero solo durante un segundo. Este período de tiempo puede parecer corto, pero de hecho es del orden de mil veces más que un experimento comparable que se haya realizado, explicó Zwierlein.
Más recientemente, investigadores de la Universidad de Nueva Gales del Sur lograron un avance significativo en el impulso hacia la computación cuántica. Inventaron un nuevo tipo de qubit llamado qubit flip-flop, que utiliza el electrón y el núcleo de un átomo de fósforo. Están controlados por una señal eléctrica en lugar de magnética, lo que facilita su distribución. El qubit 'flip-flop' funciona alejando el electrón del núcleo mediante un campo eléctrico, creando un dipolo eléctrico.
Más allá de los qubits
Sin embargo, no son solo los qubits lo que los científicos deben resolver. También necesitan determinar el material para fabricar chips de computación cuántica con éxito.
De Chiu papel , publicado a principios de 2017, encontró capas ultrafinas de materiales que podrían formar la base de un chip de computación cuántica. Chiu le dijo a Alphr: Lo interesante de esta investigación es cómo elegimos el material correcto, descubrimos sus propiedades únicas y usamos su ventaja para construir un qubit adecuado.
La ley de Moore predice que la densidad de transistores en chips de silicio se duplica aproximadamente cada 18 meses, dijo Chiu a Alphr. Sin embargo, estos transistores cada vez más reducidos eventualmente alcanzarán una pequeña escala donde la mecánica cuántica juega un papel importante.
La Ley de Moore, a la que se refirió Chiu, es un término informático desarrollado por el cofundador de Intel Gordon Moore en 1970. Establece que la potencia de procesamiento general de las computadoras se duplica aproximadamente cada dos años. Como afirma Chiu, la densidad de los chips disminuye, un problema que los chips de computación cuántica pueden potencialmente resolver.
¿Es la computación cuántica el último vaporware?
¿Qué es vaporware?
En caso de que nunca hayas oído hablar del término vaporera , es esencialmente un producto relacionado con el software que se anuncia pero aún no está disponible o posiblemente nunca esté disponible. Un ejemplo es un producto de software que se comercializó mucho pero que nunca vio la luz.
A pesar de que las personas han hecho predicciones optimistas durante décadas sobre el impacto de las computadoras cuánticas y los diversos avances en los entornos comerciales y de investigación, ¿qué tan cerca estamos de lograr el sueño de la computación cuántica? ¿Es esta situación una predicción del futuro vaporware o se convertirá en algo útil?
Nos adentramos en el realidad de la computación cuántica en otro artículo. En resumen, una computadora cuántica probablemente realizará un cálculo poco realista más rápido que una computadora convencional en los próximos dos años. Sin embargo, no será un proceso sencillo y no será barato ni beneficioso para los consumidores cotidianos.
