lunes, 28 de octubre de 2019

Qué es y cómo funciona la computadora cuántica


Comparto el artículo “Qué es y cómo funciona la computadora cuántica”, publicado el 27 de octubre de 2019 se indica:


“El miércoles pasado, un artículo en la revista Nature, una de las publicaciones científicas más prestigiosas, daba cuenta de lo que podría ser un hito en el campo de la computación cuántica. La información decía que el procesador cuántico de Google, llamado Sycamore, completó una operación de cálculo en 200 segundos, ejecución que a la computadora convencional más rápida del mundo le llevaría unos 10.000 años. El resultado alcanzado con el experimento permitió a los investigadores del gigante informático afirmar que alcanzaron la supremacía cuántica, un concepto acuñado por el físico estadounidense John Preskill en 2012. Dicha noción sostiene que se alcanzará ese estado cuando un sistema cuántico realice una tarea de cómputo que sobrepase las que se pueden ejecutar con una computadora clásica....


Por esta razón, para tratar de entender qué significa este hito e intentar desentrañar qué es la computación cuántica, Página/12 conversó con una de las máximas referencias en el país en esta área, Juan Pablo Paz, doctor en ciencias físicas en la UBA, profesor titular e Investigador Superior Conicet. Quien, además de haber sido declarado Investigador de la Nación Argentina y multipremiado, es también el director del Grupo de Información y Fundamentos de Cuántica de la Facultad de Ciencias Exactas; y corresponsable con Christian Schmiegelow del primer Laboratorio de Iones y Átomos Fríos (LIAF) de América Latina, inaugurado formalmente en julio pasado con la presencia del Premio Nobel de física de 2012, David Wineland.

De las computadoras convencionales a las cuánticas
Para empezar a poner en contexto de dónde partimos y hacia dónde vamos, Paz explicó que "las computadoras ordinarias son dispositivos que sirven para almacenar y procesar información, que se representa en el estado de un objeto material en código binario (secuencias de ceros y unos). Por ejemplo, en los discos rígidos de la computadora, el material magnético, que mirado con una lupa son como granitos de pequeños imanes como los de la heladera, tienen por convención un polo norte y un polo sur. Si apuntan arriba es un cero, abajo, un uno. Estados binarios que se utilizan para representar información. Son los bits. Pero estos granitos magnéticos son grandes desde el punto de vista de los átomos: tiene cien mil millones de átomos, y solo dos estados posibles".

En 1981, Richard Feynman, un físico brillante y excéntrico que había recibido el Nobel de Física en 1965, "empezó a fantasear con la idea de procesar información a escala atómica y la posibilidad de procesar cómputos en un dispositivo que evolucione siguiendo las leyes de la física cuántica", contó Paz. ¿Para qué? Según explicó el especialista "en la escala atómica los átomos ponen de manifiesto ciertas características, una dualidad entre comportamiento ondulatorio y de partículas, donde los electrones a veces se manifiestan como partículas y otras como ondas deslocalizadas. Tienen la propiedad de estar en más de un lugar a la vez, de recorrer muchas trayectorias al mismo tiempo. La idea de Feynman era aprovechar esta característica de desdoblamiento que no puede ser obtenida en una computadora ordinaria, porque de lo contrario nunca llegaríamos a simular las leyes de la naturaleza donde las partículas obedecen a la física cuántica y los problemas de cálculo aumenta exponencialmente".

De los bits a los qubits
Pero para lograr ese salto, el desafío era diseñar computadoras que respondieran no a las leyes de la física clásica sino a la cuántica, donde los objetos pueden estar en dos estados simultáneos. Y ese paso se dio al pasar de los bits a los qubits para almacenar, procesar y transmitir la información. Mientras las computadoras clásicas almacenan la información en bits, secuencias de ceros y unos, que pueden tener solo dos estados posibles, en las computadoras cuánticas la unidad mínima de información es el qubit (quantum bit). Un objeto casi esotérico que, cumpliendo las leyes de la mecánica cuántica, puede adoptar los estados 0 o 1, o ambos al mismo tiempo. Este estado de superposición cuántica aumenta la capacidad de procesar información al permitir recorrer varios caminos de manera simultánea. Pero, además, tiene otra propiedad extraña: el entrelazado cuántico, que les permite a los átomos afectarse entre sí a pesar de estar separados por grandes distancias....


... Para el especialista, lo que viene es el desafío de desarrollar computadoras más grandes, con cientos de bits cuánticos, para que sean útiles desde el punto de vista de las disciplinas científicas y la ingeniería de materiales. Tanto para estudiar las propiedades de sistemas naturales, de interés para la física, la química y la ingeniería, o la criptografía, que involucra la factorización de números grandes, es necesario un poder de cálculo mayor. En este último campo, lo que se juega es la seguridad informática. Una computadora cuántica podría vulnerar con facilidad los algoritmos de encriptación de clave pública, cuyo funcionamiento se basa en el producto de dos números primos muy grandes elegidos al azar para conformar la clave de descifrado, razón por la cual hay hay muchos investigadores trabajando en lo que se conoce como la criptografía post cuántica. Para Paz, "hay realmente un cambio de paradigma". En una "carrera en la que hace cinco años entraron a jugar los grandes inversores corporativos"….”

PD No tiene nada que ver con un personaje cuántico.


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