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La enormidad del espacio más pequeño

La computación cuántica encierra la promesa de sobrepasar a las supercomputadoras más rápidas que conocemos hoy en día, al menos para la resolución de cierto tipo de problemas

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Imagen de una computadora cuántica.
Imagen de una computadora cuántica.

El espacio y el tiempo a escala atómica responden a características que no nos parecen intuitivas. Si exploramos el mundo de lo muy pequeño, encontraremos que ahí se siguen leyes especiales de la mecánica cuántica. Esto puede parecernos irrelevante… hasta que nos percatamos de cómo nuestra vida diaria depende de comprender y operar en ese espacio de la física. Por ejemplo, hoy en día los transistores de las computadoras son de un tamaño promedio de 14 nanómetros, o sea ocho veces más pequeños que un virus. Y la tendencia, conforme avanza la tecnología, es que se vuelvan cada vez más minúsculos, de tal forma que pronto estarán llegando a los límites de la física tradicional y operarán en la escala de lo cuántico.

La computación cuántica encierra la promesa de sobrepasar a las supercomputadoras más rápidas que conocemos hoy en día, al menos para la resolución de cierto tipo de problemas. Algunas compañías de agroquímicos quieren usar esa tecnología para diseñar estructuras de nuevos materiales y crear catalizadores que reduzcan la energía química necesaria para hacer fertilizantes, mientras que los bancos buscan servirse de ella para ajustar los cálculos de riesgos asociados a los portafolios de sus inversiones, y otros más para rediseñar los algoritmos de la información encriptada.

 

Evolución

El poder de procesamiento está siendo rebasado por ciertas tareas que les encomendamos a las supercomputadoras de hoy. Uno de los retos que requieren mayor espacio de memoria y alto poder computacional es la simulación de moléculas, a fin de que los cálculos consigan imitar las interacciones entre partículas. Por ejemplo, es un gran problema calcular la posición y la velocidad exacta de un electrón en un punto determinado. Pero se estima que con esta nueva tecnología lo lograremos.

 

De los bits a los qubits

Las computadoras clásicas piensan en bits, que tienen el valor de 1 o 0. Los qubits son los datos que procesan las computadoras cuánticas, y éstos son capaces de tener superposición, es decir, que pueden tener ambos valores al mismo tiempo; esta característica otorga una capacidad de almacenamiento considerablemente mayor. Los qubits también pueden estar entrelazados: esto significa que el poder de procesamiento puede ser aprovechado en paralelo y permite realizar operaciones a la velocidad de la luz. Estas dos cualidades dan a las computadoras cuánticas capacidades exponenciales.

 

No me sustituyas

Las computadoras cuánticas no necesariamente van a sustituir a nuestras computadoras ordinarias; al menos eso piensan los desarrolladores. Recurriremos a ellas para realizar tareas que requieran mayor capacidad de procesamiento, por ejemplo, la búsqueda en bases de datos incrementales, o para estudiar las interacciones moleculares mientras se diseñan nuevos medicamentos. Pero la realidad es que aún tenemos mucho camino por recorrer para entender la trascendencia que puede llegar tener esta tecnología.

 

Falta precisión

El control de los qubits y la construcción de la adecuada arquitectura cuántica todavía entrañan diversos problemas. Por otro lado, las salas donde se almacenan estas computadoras se parecen más a los espacios para alojar las máquinas en la década de los cincuenta, entre torres aparatosas, cables y ruidos (por los refrigeradores que mantienen la temperatura de las partículas a -273 °C). Alcanzar la estabilidad de los qubits en tiempos prolongados es uno de los mayores retos por solucionar, pues después de 200 microsegundos algunos qubits desaparecen debido a un efecto llamado ruido cuántico.

 

Nuevos programadores

La carrera por entender y aprovechar el espacio cuántico comenzó hace años y ya no es un sueño de un doctorado en Física, sino una realidad. Los jugadores más grandes hoy en día son IBM, Intel, Google y Microsoft, y todo apunta a que esta tecnología tendrá un rol importantísimo en la explosión de la inteligencia artificial. Sin embargo, la revolución explotará cuando una generación de programadores empiece a jugar y resolver problemas con las computadoras cuánticas. Por eso IBM conectó una pequeña computadora cuántica a la nube hace dos años, con el objetivo de que más personas puedan aprender a programar algoritmos cuánticos. ¿Te gustaría programarla? Puedes acceder a la red opensource de computación cuántica: qiskit.org

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