Un paso más hacia la computación cuántica

Problemas de las computadoras clásicas 

Hoy en día la tecnología es parte de nuestra vida cotidiana, y los ordenadores, son una parte fundamental de esta. Sin embargo, existen dos grandes problemas en las computadoras clásicas.

El primero, es un límite sobre cuántos transistores se pueden empaquetar en un solo procesador. Por lo que es necesario otro enfoque si se quiere seguir aumentando su capacidad de procesamiento. Para entender esto un poco mejor, recordamos que los transistores son dispositivos que tienen tres conexiones, de manera que la corriente pasa a través de dos de ellas siempre y cuando en la tercera exista una diferencia de voltaje con cualquieras de las otras dos. Es decir, es un interruptor muy rápido, cosa que le permite ejecutar cualquier tipo de operación lógica o matemática. Pues bien, un procesador está compuesto por millones de transistores (que actúan como unidades básicas de procesamiento) que al combinarse son capaces de llevar a cabo todas las operaciones que realiza un ordenador moderno.

El segundo, es que incluso hasta los más potentes ordenadores tienen dificultades con ciertos problemas como los algoritmos criptograficos que mantienen los números de las tarjetas de crédito seguros en Internet, o la optimización de las rutas para entregar paquetes.

Solución: computadoras cuánticas

La solución para ambos problemas es usar computadoras cuánticas, las cuales aprovechan las leyes de física que gobiernan escalas muy pequeñas, como los átomos y los electrones. A estas escalas, los electrones actúan más como ondas que como partículas, por lo que su posición es más bien “difuminada” en lugar de definidas. Además, varias componentes pueden estar entrelazadas, de modo que las propiedades de cada uno no se pueden describir completamente sin hacer referencia al otro. Precisamente, una computadora cuántica eficiente debe mantener la coherencia de estos estados entrelazados el tiempo suficiente para realzar cálculos.

(Para más información consulten nuestro artículo: Computación cuántica a primera vista o escuchen nuestro podcast de Física en las Ondas, donde Jorge Calera Rubio, profesor del departamento de Lenguajes y Sistemas informáticos de la UA, nos cuenta qué es la computación cuántica y de cómo se está progresando en ésta área.)

Nuevo paso para mejorar las computadoras cuánticas

Una investigación reciente, realizada por un equipo de la Universidad de Tsukuba, estudió un novedoso proceso de crear ondas coherentes entramadas dentro de cristales de silicio usando pulsos de láser ultracortos. Usando cálculos teóricos combinados con resultados experimentales que se obtuvieron en la Universidad de Pittsburgh, fueron capaces de demostrar que se podían mantener señales vibracionales coherentes dentro de las muestras. Lo que en realidad vieron, fue que los electrones excitados por el láser dentro del cristal, crean vibraciones coherentes de la estructura del silicio. De este modo, el movimiento del electrón y los átomos de este elemento se entrelazan. El estado del sistema se probó después de un tiempo de retardo variable con un segundo pulso de láser. Así, se pudieron explicar basándose en modelos teóricos, las oscilaciones observadas en la carga generada como una función del tiempo de retardo.

Esta investigación puede conducir a computadoras cuánticas basadas en la dispositivos de silicio existentes que pueden realizar tareas rápidamente fuera del alcance de los super-ordenadores más rápidos disponibles actualmente, y con un consumo asequible.

 

Fuentes:

 

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