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Ordenadores cuánticos: ni tan lejos, ni tan cerca.

01/09/2012
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Cuando en un artículo anterior comentábamos que quizá estábamos llegando a los límites de la informática tal como la conocemos, comentábamos esperanzados que una de las soluciones que se abrían paso eran los ordenadores cuánticos.

Vamos a ver qué es eso. Cada vez escuchamos mas hablar de los ordenadores cuánticos en nuestro entorno, unas bestiales maquinas que sustituirán a los ordenadores convencionales. Ciertamente se han hecho grandes progresos en la investigación de estas computadoras, pero por desgracia, no  esta tan cerca su uso comercial como lo pintan.  Hoy en día, existen varios modelos o prototipos con los que se pueden demostrar las teorías de la computación cuántica, pero es un duro trabajo el trasladar esa minúscula muestra a lo que sería un ordenador real. Ahora bien, ese camino se está recorriendo y tarde o temprano llegaremos a propuestas y soluciones razonables. Mientras eso ocurre, veamos qué podríamos, tal vez, tener en nuestras manos dentro de diez años.

Para entender este tipo de máquinas requerimos una gran dosis de pensamiento abstracto. La informática actual nos habla de estados bien definidos. Un transistor puede estar encendido o apagado. Un bit puede ser cero o uno. Pero un bit cuántico, conocido como qubit, podría ser cero, uno, ambos o ninguno, todos al mismo tiempo.
Todo este arsenal de conocimiento, gira en torno a la física cuántica. Sinceramente, a la gente de a pie, nos queda un poco grande esto de la física cuántica. Todo ese “chorizo” de leyes sin sentido, que vemos de una forma absurda y totalmente abstracta, y se aleja de nuestro humilde conocimiento. Pues, esto, aunque no lo parezca, es bastante importante.

Para explicar la rareza del plateamiento de estos ordenadores utilizaremos una de las mayores paradojas formuladas en física cuántica: El gato de Schrödinger.

Schrödinger plantea un sistema formado por una caja cerrada y opaca que contiene un gato, una botella de gas venenoso y un dispositivo que contiene una partícula radiactiva con una probabilidad del 50% de desintegrarse en un tiempo dado, de manera que si la partícula se desintegra, el veneno se libera y el gato muere.

Al terminar el tiempo establecido, hay una probabilidad del 50% de que el dispositivo se haya activado y el gato esté muerto, y la misma probabilidad de que el dispositivo no se haya activado y el gato esté vivo. Según los principios de la mecánica cuántica, la descripción correcta del sistema en ese momento será el resultado de la superposición de los estados “vivo” y “muerto” (a su vez descritos por su función de onda). Sin embargo, una vez abramos la caja para comprobar el estado del gato, éste estará vivo o muerto.

Ahí radica la paradoja. Mientras que en la descripción clásica del sistema el gato estará vivo o muerto antes de que abramos la caja y comprobemos su estado (los bits son 0 o 1), en la mecánica cuántica el sistema se encuentra en una superposición de los estados posibles hasta que interviene el observador. El paso de una superposición de estados a un estado definido se produce como consecuencia del proceso de medida, y no puede predecirse el estado final del sistema: sólo la probabilidad de obtener cada resultado. La naturaleza del proceso sigue siendo una incógnita, que ha dado lugar a distintas interpretaciones de carácter especulativo.

Por tanto trasladando la paradoja a los ordenadores cuánticos nos lleva a lo que comentamos anteriormente un bit puede estar en multitud de estados (no solo 0 y 1). Pero no es hasta que consultamos ese bit hasta que podemos indicar cuál es su estado real.

Lo raro está ahí y es que un qubit, se encuentra en superposición de estados, es decir que tiene escrito el 1 y 0 a la vez. Para que se entienda mejor, un bit es un gato, pero un qubit es el gato de Schrödinger antes de abrir la caja. Los qubits tienen muchas más características, como las de su propia forma de trabajar y operar, distinta a la de los bits.

Esta “rara” pero vigorosa potencia, nos ofrece un sinfín de posibilidades a la hora de trabajar con una computadora.

Por ejemplo, algo tan sencillo como el factorizar números, se convierte en una tarea ardua a partir de los 200 dígitos. Aproximadamente, varios millones de años tardaríamos en hacerlo en todas las computadoras del mundo, mientras que nos bastarían unos veinte minutos para tener el resultado en un ordenador cuántico.

Pero no, definitivamente, todo esto no es mas que teoría y paradojas, por ahora no estará aun disponible. Los qubits tienen bastantes fallos, que necesitan ser solucionados.

La computación cuántica es un nuevo campo que se abre a nuestro paso, y que abre muchas puertas a nuestro alrededor. Ni siquiera conocemos el límite de un ordenador cuántico.
Mientras tanto, tendremos que aguantarnos con nuestros anticuados y lentos ordenadores de siempre.

Juan Iruela Lara

Dpto. Docente de Informática y Comunicaciones

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Categorizado en: Redes, Sistemas y Seguridad

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